铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的制作方法

本实用新型主要涉及交通控制领域，更具体地说，涉及铁路与公路交叉口护栏自动控制系统。

背景技术：

铁路与公路交叉口，在平常允许汽车通行，但是当火车来时，需要放下栏杆遮挡，禁止行人和车辆通行，当火车完全通过后，抬起栏杆，车辆和行人通行。但是在火车通过交叉口时容易发生事故，所以需要在火车来之前进行预告，火车通过交叉口时应该保持低速行驶。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供铁路与公路交叉口护栏自动控制系统，通过振动传感器和压力传感器提前预支火车来的信息，当检测到火车要来的信息，控制升降电机降下栏杆，交通灯红灯亮起，报警模块发出声响进行报警。

为解决上述技术问题，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统包括振动传感器、限位开关、压力传感器、计时模块、电源模块、控制器、驱动模块、升降电机、交通灯、报警模块、显示模块，通过振动传感器和压力传感器提前预支火车来的信息，当检测到火车要来的信息，控制升降电机降下栏杆，交通灯红灯亮起，报警模块发出声响进行报警。

其中，所述振动传感器的输出端连接着控制器的输入端；所述限位开关的输出端连接着控制器的输入端；所述压力传感器的输出端连接着控制器的输入端；所述计时模块的输出端连接着控制器的输入端；所述电源模块的输出端连接着控制器的输入端；所述控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着升降电机的输入端；所述控制器的输出端连接着交通灯的输入端；所述控制器的输出端连接着报警模块的输入端；所述控制器的输出端连接着显示模块的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述控制器采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述振动传感器采用SV803芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述压力传感器采用BP800压力传感器芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述计时模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述驱动模块采用L298N芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统所述显示模块采用LCD1602液晶显示屏。

控制效果：本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统，通过振动传感器和压力传感器提前预支火车来的信息，当检测到火车要来的信息，控制升降电机降下栏杆，交通灯红灯亮起，报警模块发出声响进行报警。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的控制器的电路图。

图3为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的振动传感器的电路图。

图4为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的驱动模块、升降电机的电路图。

图5为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的显示模块的电路图。

图6为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的电源模块的电路图。

图7为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的限位开关的电路图。

图8为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的报警模块的电路图。

图9为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的计时模块的电路图。

图10为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的压力传感器的电路图。

图11为本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的交通灯的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，本实施方式所述铁路与公路交叉口护栏自动控制系统包括振动传感器、限位开关、压力传感器、计时模块、电源模块、控制器、驱动模块、升降电机、交通灯、报警模块、显示模块，通过振动传感器和压力传感器提前预支火车来的信息，当检测到火车要来的信息，控制升降电机降下栏杆，交通灯红灯亮起，报警模块发出声响进行报警。

其中，所述振动传感器的输出端连接着控制器的输入端，振动传感器采用SV803芯片，振动传感器用于远处火车的信息，当火车到来时能够检测到振动信号，振动传感器检测到振动信号，通过GP1、GP2口传送到控制器的P0.0、P0.1引脚。

所述限位开关的输出端连接着控制器的输入端，限位开关采用AH201磁感应霍尔开关传感器，限位开关用于检测升降电机带动的栏杆在升降过程中的上限和下限，防止电动机带动栏杆升降的过程中超过上限位置和下限位置，限位开关采用行程开关，控制栏杆在上限位置和下限位置之间进行升降运动，限位传感器的AD1端与单片机的P0.3引脚相连接。

所述压力传感器的输出端连接着控制器的输入端，压力传感器采用BP800压力传感器芯片，压力传感器设置于地下，用于提前预测火车到来的信息，将检测到的压力信号传送到控制器进行处理，根据检测到压力信号的长度计算出火车运行的速度，压力传感器的输出引脚Y1与控制器的P1.7引脚相连接。，

所述计时模块的输出端连接着控制器的输入端，计时模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片为计算火车经过时的速度提供计时时间，DS1302时钟芯片的通讯接口有3个口线组成，即RST、SCLK、I/O，其中RST从低电平变成高电平启动一次数据传输过程，SCLK是时钟线，I/O是数据线，DS1302时钟芯片的3个口线，RST口与控制器的P3.7引脚相连接，SCLK口与控制器的P3.5引脚相连接，I/O口与控制器的P3.6引脚相连接。

所述电源模块的输出端连接着控制器的输入端，电源模块通过将220V电压转换为5V电压为控制器供电，家庭普遍采用220V电压作为标准电源，但是由于控制器的工作电压为5V，通过电源模块将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到控制器。

所述控制器的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块采用L298N芯片，由于升降电机运转需要大电压进行供电，控制器直接输出的小电压无法直接给电机供电，控制器输出的信号通过驱动模块将输出的小电压信号转换为大电压信号给风机进行供电，控制器通过P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5引脚与驱动模块的IN1、IN2、IN3、IN4、ENA、EN B口相连接。

所述驱动模块的输出端连接着升降电机的输入端，升降电机采用永磁型直流电动机，升降电机接收到驱动信号控制升降电机进行升降运动。

所述控制器的输出端连接着交通灯的输入端，交通灯采用LED发光二极管，交通灯共有两个，红灯和绿灯，当红灯亮时禁止车辆通行，当绿灯亮时车辆可以通行，交通灯的L1、L2的引脚与控制器的P0.6、P0.7引脚相连接。

所述控制器的输出端连接着报警模块的输入端，报警模块采用LM386音频放大模块和扬声器，当检测到信息确定火车即将到来时，控制器从P0.4引脚输出电平信号通过BD1引脚传送到报警模块，信号经过放大模块放大后输出音频信号到扬声器进行播放。

所述控制器的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块可以显示计算出的火车实际运行速度，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与控制器的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与控制器的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与控制器的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与控制器的P3.2引脚相连接；控制器的P3.0、P3.1、P3.2引脚用于控制液晶显示模块中的数码管的选通状态。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述控制器采用AT89C51单片机。所述AT89C51控制器从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51控制器的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述振动传感器采用SV803芯片。SV系列振动传感器适用于安全防范和振动源检测，器件采用环氧树脂封装，具有耐潮、抗冲击的良好性能，检测全方位，能采集到0.1g物体落体所产生的微弱振动信号。在汽车、摩托车、电动车安全防范的应用方面，显示出十分优良的性能。当车体受到触碰或移动时，振动传感器能快速作出响应，同时具有良好的抗干扰特性。SV系列振动传感器性能优异，价格低廉，完全取代对环境噪音敏感的压电式振动传感器，使振动传感器性能更加稳定、可靠。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述压力传感器采用BP800压力传感器芯片。BP800压力传感器利用单晶硅的压阻效应，以单晶硅为基础，按特定品向，用先进的微机械加工技术形成弹性元件，在其适当位置用集成电路工艺形成四个等值应变电阻，组成惠斯登电桥，对电桥施加一恒定电压(流)，当有压力(压差)作用到弹性元件时，使输出与对应于所加压力成比例的电压信号，经电子线路把电压信号放大转换成二进制的4mA～20mADC输出。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述计时模块采用DS1302时钟芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述驱动模块采用L298N芯片。L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电动机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电动机。L298可驱动2个电动机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。IN1、IN2、IN3、IN4脚接输入控制电平，控制电动机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电动机的停转。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11说明本实施方式，所述显示模块采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602液晶显示屏也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形(用自定义CGRAM，显示效果也不好)。LCD1602液晶显示屏是指显示的内容为16×2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。

本实用新型铁路与公路交叉口护栏自动控制系统的工作原理为：当火车从远处来，振动传感器检测到振动信号，能够感知火车即将到来，控制器控制报警模块进行报警提醒，交通灯由绿色允许通行状态变为红色禁止通行状态，控制器输出信号到驱动模块驱动升降电机带动栏杆下降，挡住汽车和行人通行的道路。压力传感器埋在地下，当火车通过时能够检测到压力信号，铁轨相聚n米设置两个压力传感器，当火车经过第一个传感器时计时模块开始计时，当火车经过第二个传感器时计时模块停止计时，计时时间为S秒，根据公式：速度＝路程/时间，可以计算出火车经过交叉口的速度。当火车经过交叉口，振动传感器检测不到振动信号，控制器控制报警模块停止声音报警，控制交通灯由禁止通行的红色变为允许通行的绿色，控制器输出信号到驱动模块驱动升降电机带动护栏升起。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。