一种适用于铁轨振动状态的检测报警控制电路的制作方法

1.本实用新型属于检测控制技术领域，具体涉及一种适用于铁轨振动状态的检测报警控制电路。


背景技术：

2.轨道机车的运行轨道的工作状态对机车运行安全尤为重要，在轨道施工或者检修时，施工人员由于工作过程中注意力分散或者施工现场嘈杂，在轨道机车到来时存在施工者和工具来不及撤离导致碰撞的安全问题。
3.轨道施工或者检修工作是保证机车安全运行不可或缺的工作流程，对于上述的安全问题，缺少一种能依据轨道振动状态实时对机车到来进行预警的报警系统和警戒值调节系统。


技术实现要素：

4.本实用新型为解决现有技术中缺少一种能依据轨道振动状态实时对机车到来进行预警的报警系统和警戒值调节系统的问题，提供了一种适用于铁轨振动状态的检测报警控制电路，包括单片机最小控制系统、按键控制模块、模数转换模块、加速度传感器、振动信号调制模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块、wifi模块和供电模块；其中单片机最小控制系统分别与按键控制模块、模数转换模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块和wifi模块相连接，加速度传感器通过振动信号调制模块与模数转换模块相连接，整体构建振动检测报警控制电路。
5.通过加速度传感器检测铁轨的振动信号，调制模块用于接收加速度传感器的振动信号，进行调制后传送至模数转换模块。通过模数转换模块进行振动信号转换，然后将获得的检测值传送至单片机最小控制系统。单片机最小控制系统将模数转换所得检测值在显示屏上进行显示，通过按键控制模块可预设报警值和设置报警值大小，当检测值大于报警值时，蜂鸣器会进行警报、led灯会进行警示，可通过wifi模块将检测值传输给手机或其它设备进行实时提醒，且可接收手机发送的控制信息，应用场景广泛。
6.本实用新型采用如下的技术方案实现：一种适用于铁轨振动状态的检测报警控制电路，包括单片机最小控制系统、按键控制模块、模数转换模块、加速度传感器、振动信号调制模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块、wifi模块和供电模块，单片机最小控制系统分别连接按键控制模块、模数转换模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块和wifi模块，加速度传感器的信号进行调制后传送至模数转换模块，加速度传感器通过振动信号调制模块和模数转换模块连接单片机最小控制系统，供电模块分别与单片机最小控制系统、按键控制模块、模数转换模块、振动信号调制模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块和wifi模块连接。
7.优选地，单片机最小系统包括stc89c52rc单片机、晶振电路、复位电路和排阻rp1，晶振电路与stc89c52rc单片机的xtal1和xtal2引脚连接，复位电路与stc89c52rc单片机的
rst引脚连接，排阻rp1与stc89c52rc单片机连接。
8.优选地，按键控制模块包括第一按键key1、第二按键key2和第三按键key3，第一按键key1为调整键，第二按键key2为增大键，第三按键key3为减小键。
9.优选地，模数转换模块包括555定时器芯片与adc0808模数转换芯片，555定时器的q引脚与adc0808模数转换芯片的clock引脚连接。
10.优选地，振动信号调制模块包括振动信号调制电路，振动信号调制电路包括振动信号输入端口in、第十二电容c12、第十三电容c13、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第三运算放大器u3、第四运算放大器u4、调制信号输出端out；
11.第十二电容c12的一端接振动信号输入端口in，第十二电容c12的另一端连接第六电阻r6的一端，第六电阻r6的另一端连接第三运算放大器u3的引脚2和第七电阻r7的一端，第七电阻r7的另一端连接第三运算放大器u3的引脚6与第九电阻r9的一端，运算放大器u3的引脚3连接第八电阻r8的一端，第八电阻r8的另一端与接地端相连，第九电阻r9的另一端连接第四运算放大器u4的引脚2与第十电阻r10的一端，电阻r10的另一端与第四运算放大器u4的引脚6、第五二极管d5的负极和第七二极管d7的正极相连，第十一电阻r11的一端接第四运算放大器u4的引脚3，第十一电阻r11的另一端与接地端相连，第五二极管d5的正极与第八二极管d8的正极、第十三电容c13的负极、第十二电阻r12的一端和接地端相连接，第七二极管d7的负极与第六二极管d6的负极、第十三电容c13的正极、第十二电阻r12的另一端和调制信号输出端out相连接，第六二极管d6的正极与第八二极管d8的负极和接地端相连接。
12.优选地，蜂鸣器警示与led灯指示模块包括蜂鸣器警示电路与led灯指示电路，蜂鸣器警示电路包括第二电阻r2、mj15004三极管q1、蜂鸣器buz1，第二电阻r2的一端与stc89c52rc单片机的p3.5引脚连接，第二电阻r2另一端与mj15004三极管q1的基极引脚连接，mj15004三极管q1的发射极引脚与5v电源端连接，蜂鸣器的一端与mj15004三极管q1的集电极引脚连接，蜂鸣器的另一端与接地端连接；
13.led灯指示电路包括若干个由led灯和电阻组成的串联电路，串联电路的一端与stc89c52rc单片机连接，串联电路的另一端与外部电源的电源端连接。
14.优选地，lcd显示模块包括lcd显示电路，lcd显示电路包括lm016l液晶模块与滑动变阻器rv1，滑动变阻器rv1的滑动端与lm016l液晶模块的vee引脚连接，滑动变阻器rv1另外两端分别与5v电源端及接地端相连接。
15.优选地，wifi模块采用esp8266wifi模块。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型的有益效果在于：
18.1.当有轨道机车靠近时，铁轨的振动会明显增大，本实用新型通过加速度传感器检测铁轨的振动信号，调制模块用于接收加速度传感器的振动信号，进行调制后传送至模数转换模块。通过模数转换模块进行振动信号转换后，然后将获得的检测值传送至单片机最小控制系统。单片机最小控制系统将模数转换所得检测值在显示屏上进行显示，通过按键控制模块可预设报警值和设置报警值大小，当检测值大于报警值时，蜂鸣器会进行警报、
led灯会进行警示，使施工人员有时间提前撤离并清理轨道上的施工工具，从而降低发生碰撞的可能性。
19.2.本实用新型可进行报警值调节，可根据需求改变报警值的大小。通过第一按键key1可进入或退出报警值调节模式，在报警值调节模式中，每按一次第二按键key2，报警值相应增大；每按一次第三按键key3，报警值相应减小。且进入报警值调节模式后，报警值的大小会实时显示在显示屏幕上，便于按键调节。
20.3．本实用新型当检测到振动大于报警值时会触发蜂鸣器警报、led灯光警示。此时，系统会通过wifi模块向手机等设备发送报警信息，手机等设备也可通过wifi模块传输控制信号关闭蜂鸣器报警。通过lcd显示模块用于实时显示所测得的振动值，并且可通过wifi模块将所测得的振动值传输给手机等设备，从而实现实时显示和警示，使用更加方便。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实施例中系统总体框图；
23.图2是本实施例中单片机最小系统电路图；
24.图3是本实施例中按键控制电路图；
25.图4是本实施例中蜂鸣器警示电路图；
26.图5是本实施例中led指示电路图；
27.图6是本实施例中lcd显示模块电路图；
28.图7是本实施例中振动信号调制电路图；
29.图8是本实施例中模数转换电路图；
30.图9是本实施例中wifi模块电路图；
31.图10是本实施例中供电模块的供电电路图；
32.图11是本实施例中系统总体电路图。
具体实施方式
33.结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性地劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
34.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内，需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何
这种实际的关系或者顺序。
35.本实用新型提供了一种实施例：
36.如图1和图11所示，一种适用于铁轨振动状态的检测报警控制电路，包括单片机最小控制系统、按键控制模块、模数转换模块、加速度传感器、振动信号调制模块、蜂鸣器警示与led灯指示模块、lcd显示模块、wifi模块和供电模块，按键控制模块的输出端连接到单片机最小系统；加速度传感器的信号输出给振动信号调制模块的输入端；振动信号调制模块的输出端连接模数转换模块的输入端；模数转换模块的输出端连接到单片机最小系统；wifi模块的输出端连接到单片机最小系统；单片机最小系统的输出端连接到蜂鸣器警示和led指示模块；单片机最小系统的输出端连接到lcd显示模块；单片机最小系统的输出端连接到wifi模块的输入端；供电模块给其它各个模块电路供电和提供高低电平的参考电压。
37.如图2所示，单片机最小系统包括stc89c52rc单片机芯片、晶振电路、复位电路和排阻rp1。
38.晶振电路包括晶振x1、第二电容c2、第三电容c3与接地端，晶振x1的一端与第二电容c2的一端和stc89c52rc单片机的xtal1引脚相连，晶振x1另一端与第三电容c3的一端和stc89c52rc单片机的xtal2引脚相连，第二电容c2的另一端和第三电容c3的另一端均与接地端相连。
39.复位电路包括复位按键fwkey、第一电容c1、第一电阻r1、接地端和5v电源输入端，第一电容c1的一端与5v电源输入端和复位按键fwkey的一端相连，第一电容c1的另一端与复位按键fwkey另一端、第一电阻r1的一端和stc89c52rc单片机的rst引脚相连，第一电阻r1的另一端与接地端相连。
40.排阻rp1的1引脚与5v电源端连接，排阻rp1的2引脚、3引脚、4引脚、5引脚、6引脚、7引脚、8引脚和9引脚分别与stc89c52rc单片机的p0.0引脚、p0.1引脚、p0.2引脚、p0.3引脚、p0.4引脚、p0.5引脚、p0.6引脚、p0.7引脚相连接，stc89c52rc单片机的vcc引脚和gnd引脚分别与5v电源端和接地端相连接，stc89c52rc单片机的ea引脚与5v电源端连接。
41.如图3所示，按键控制电路包括第一按键key1、第二按键key2、第三按键key3，第一按键key1为调整键，第二按键key2为增大键，第三按键key3为减小键。第一按键key1、第二按键key2和第三按键key3的一端都与接地端相连，第一按键key1、第二按键key2和第三按键key3的另一端分别与stc89c52单片机的p3.2引脚、p3.3引脚、p3.4引脚相连。通过第一按键key1可进入或退出报警值调节模式，在报警值调节模式中，可通过按键控制电路设定报警值，每按一次第二按键key2，报警值相应增大一预设值；每按一次第三按键key3，报警值相应减小一预设值。
42.如图4所示，蜂鸣器警示电路包括第二电阻r2、mj15004三极管q1、蜂鸣器buz1。第二电阻r2的一端与stc89c52单片机的p3.5引脚连接，第二电阻的另一端与三极管q1的基极引脚连接，三极管q1的发射极引脚与5v电源端连接；蜂鸣器的一端与三极管q1的集电极引脚连接，蜂鸣器的另一端与接地端连接。
43.如图5所示，led灯指示电路包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、蓝色led灯d3、绿色led灯d1、红色led灯d2。蓝色led灯d4、绿色led灯d1、红色led灯d2的一端均与5v电源端相连接，蓝色led灯d4、绿色led灯d1、红色led灯d2的另一端分别与第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5的一端连接。第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5的另一端分别与
stc89c52单片机的p1.7引脚、p3.6引脚、p3.7引脚相连接。当检测值小于报警值时，绿色led灯d1亮；当检测值大于等于报警值时，红色led灯d2亮且蜂鸣器发出警报声，同时用手机传输控制信号可控制蜂鸣器和蓝色led灯d3。
44.如图6所示，lcd显示电路包括lm016l液晶模块、滑动变阻器rv1。滑动变阻器的滑动端与lm016l液晶模块的vee引脚连接，另外两端分别与5v电源端、接地端相连接。lm016l液晶模块的vdd引脚与5v电源端连接。lm016l液晶模块的rs引脚、rw引脚、e引脚、d0引脚、d1引脚、d2引脚、d3引脚、d4引脚、d5引脚、d6引脚、d7引脚分别与stc89c52单片机的p1.4引脚、p1.5引脚、p1.6引脚、p0.0引脚、p0.1引脚、p0.2引脚、p0.3引脚、p0.4引脚、p0.5引脚、p0.6引脚、p0.7引脚相连接，单片机可将检测值和报警值在lm016l液晶模块上进行显示。
45.如图7所示，振动信号调制模块包括振动信号调制电路，振动信号调制电路包括振动信号输入端口in、第十二电容c12、第十三电容c13、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第三运算放大器u3、第四运算放大器u4、调制信号输出端out；
46.第十二电容c12的一端接振动信号输入端口in，icp加速度传感器与振动信号输入端口in连接，第十二电容c12的另一端连接第六电阻r6的一端，第六电阻r6的另一端连接第三运算放大器u3的引脚2和第七电阻r7的一端，第七电阻r7的另一端连接第三运算放大器u3的引脚6与第九电阻r9的一端，运算放大器u3的引脚3连接第八电阻r8的一端，第八电阻r8的另一端与接地端相连，第三运算放大器u3的引脚4和引脚7分别与-12v电源端和12v电源端相连，第九电阻r9的另一端连接第四运算放大器u4的引脚2与第十电阻r10的一端，电阻r10的另一端与第四运算放大器u4的引脚6、第五二极管d5的负极和第七二极管d7的正极相连，第十一电阻r11的一端接第四运算放大器u4的引脚3，第十一电阻r11的另一端与接地端相连，第四运算放大器u4的引脚4和引脚7分别与-12v电源端和12v电源端相连。第五二极管d5的正极与第八二极管d8的正极、第十三电容c13的负极、第十二电阻r12的一端和接地端相连接，第七二极管d7的负极与第六二极管d6的负极、第十三电容c13的正极、第十二电阻r12的另一端和调制信号输出端out相连接，第六二极管d6的正极与第八二极管d8的负极和接地端相连接，该电路由加速度传感器获取振动信号传输至振动信号调制电路，并将输入的振动信号进行放大整流滤波，然后将调制的信号输送给模数转换电路。
47.如图8所示，模数转换电路包括555定时器芯片、adc0808模数转换芯片、第十四电阻r14、第十五r15、第四电容c4、第七电容c7、第九二极管d9、第十二极管d10。555定时器的vcc引脚与5v电源端、555定时器的r引脚、第十四电阻r14的一端连接。第十四电阻r14的另一端与555定时器的dc引脚、第九二极管d9的正极、第十五电阻r15的一端连接。第十五电阻r5的另一端与第十二极管d10的负极相连。第九二极管d9的负极与555定时器的th引脚、tr引脚、第十二极管d10的正极和第七电容c7的一端相连。第七电容c7的另一端与555定时器的gnd引脚、第四电容c4的一端、接地端相连接。第四电容c4的另一端与555定时器的cv引脚相连。该部分电路产生脉冲信号，通过555定时器的q引脚连接adc0808模数转换芯片的clock引脚，为adc0808模数转换芯片提供所需的时钟信号。adc0808模数转换芯片的in0引脚接调制信号的输出端。adc0808模数转换芯片的vcc引脚和vref（+）引脚均与5v电源端相连接。adc0808模数转换芯片的gnd引脚、add a引脚、add b引脚、add c引脚和vref（-）引脚
均与接地端连接。adc0808模数转换芯片的oe引脚、eoc引脚分别与stc89c52rc单片机的p1.0引脚、p1.1引脚相连接。adc0808模数转换芯片的ale引脚和start引脚均与stc89c52rc单片机的p1.2引脚相连接。adc0808模数转换芯片的out1引脚、out2引脚、out3引脚、out4引脚、out5引脚、out6引脚、out7引脚、out8引脚分别与stc89c52rc单片机的p2.7引脚、p2.6引脚、p2.5引脚、p2.4引脚、p2.3引脚、p2.2引脚、p2.1引脚、p2.0引脚相连接。adc0808模数转换模块会将in0引脚输入的电压模拟量转化为相应的数字量输出给stc89c52rc单片机，从而产生对应检测值。
48.如图9所示，wifi模块电路包括esp8266wifi模块。esp8266模块的3v3引脚和en引脚均与3.3v电源端连接。esp8266模块的tx引脚与stc89c52单片机的p3.0引脚连接。esp8266模块的rx引脚与stc89c52单片机的p3.1引脚连接。单片机可将产生的检测值输送给esp8266wifi模块，再由该模块可将检测值传送给手机等设备，以此实现实时检查和提醒的功能。手机等设备也可发送控制信号给esp8266wifi模块，再由该模块输送给单片机，以此控制蜂鸣器报警器和蓝色led灯d3。
49.如图10所示，供电模块的供电电路包括12v电源bat1、12v电源bat2、7805稳压芯片、lm1117dt稳压芯片、第五电容c5、第六电容c6、第十电容c10、第十一电容c11、第十三电阻r13、led灯d4。12v电源bat1的正极与第五电容c5的一端、7805稳压芯片的vi引脚相连，为12v电源端。12v电源bat2的正极与接地端相连，其负极为-12v电源端，7805稳压芯片的vo引脚与led灯d4的正极、第六电容c6的一端、第十电容c10的一端、lm1117dt稳压芯片的in引脚相连，为5v电源端。lm1117dt稳压芯片的out引脚与第十一电容c11的一端相连，为3.3v电源端。led灯d4的负极与第十三电阻r13的一端相连。12v电源bat1的负极、电容c5的另一端、7805稳压芯片的gnd引脚、第十三电阻r13的另一端、第六电容c6的另一端、第十电容c10的另一端、lm1117dt稳压芯片的gnd引脚均与接地端相连，该电路给其它各个模块电路提供相应的供电电压。
50.以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。