基于STC12C的鐵路信號半自動閉塞光纜傳輸器設計

半自動閉塞鐵路線在我國大量存在，而用于兩個車站之間接一發列車的閉塞信息有正負脈沖2種信息來完成，傳輸閉塞信息的傳輸介質為架空明線或光纜。由于明線或者電纜故障而導致鐵路運輸中斷的現象時有發生，并且一旦明線或者電纜故障后恢復起來較為復雜，通常情況下，恢復的時間在6～10 h左右，這也大大降低了區間半自動閉塞的單線鐵路的運輸能力。并且隨著技術進步及新科技的廣泛應用，光纜的應用越來越普遍，大多數鐵路車站之間的傳輸通道已經實現了光纖傳輸。

信號半自動閉塞光纜傳輸器用于64D單線半自動閉塞的區間信號傳輸，其作用是代替原有的電纜或者明線傳輸，將原有的模擬信號轉變為數字信號進行傳輸，可以實現傳輸通道的冗余備份，對傳輸通道進行實時監測，如果主通道發生故障，切換至備用通道，并且可發出報警，亦可將設備的工作狀態上傳給微機監測等上位工作站。

1 系統功能要求及結構

由于兩個車站之間的距離不同，發送電壓也不同，其電壓范圍從40～120 V不等，個別車站可能更高。OCGB信號半自動閉塞光纜傳輸器的主要功能就是將發送端(甲站)的電壓采集后，轉換為相應的數字信號通過光纜通道傳輸至接收端(乙站)，并復原為電壓信號。根據功能要求及安全性要求，光纜傳輸器主要由以下幾個功能模塊構成：輸入輸出接口單元、電源單元、控制單元、通信單元。基于鐵路信號的安全性和可靠性方面的考慮，系統需要完成以下幾個方面的特殊功能：

1)控制模塊和通信模塊均采用“1+1”的備用模式，且控制單元與通信單元之間采用交叉備用的方式進行配置；

2)控制單元采用雙CPU進行信號采集；

3)傳輸通道需冗余備份；

4)輸出采用安全與門電路，符合故障導向安全原則；

5)可將本機的工作狀態及報警信息上傳給上位機進行顯示。

根據以上功能，系統組成框圖如圖1所示。


2 系統硬件設計

在系統的硬件設計中，電源部分采用AC/DC模塊電源完成單片機及逆變電路所需的DC12V、DC5V電源及通訊所需的DC5V隔離電源。通信單元采用北京公司生產的雙RS232串口轉E1通道的通信模塊，但是2路RS232通道為切換式工作。在控制單元中，考慮到要用到雙串口實現2路傳輸通道的冗余備份和逆變輸出驅動電源，因此選用STC12C5A60S2單片機作為主控單元的控制芯片

2．1 STCl2C5A60S2/AD/PWM系列單片機簡介

STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換(250 k/s)，針對電機控制，強干擾場合。