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MSK调制技术在数字化轨道电路中的应用研究

作　者: 权晓娟
导　师: 蒋大明
学　校: 北京交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 数字编码轨道电路信号 MSK 调制 AT89S52 DDS
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 1次
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内容摘要

随着时代的不断发展,开发我国自主知识产权的基于数字编码轨道电路的列车自动控制控制系统(ATC-D)势在必行。轨道电路是列车自动控制系统(ATC)中很重要的一部分,直接影响着信号的质量,是保证行车安全和提高运输效率的关键设备。本文通过对国内外典型的数字编码轨道电路的研究,提出了一种适合我国国情的国产化的数字编码轨道电路的技术方案:基于UM71轨道电路,采用MSK(最小频移键控)调制技术实现列控信息在轨道电路上的传输。并且探讨了MSK调制技术应用于此方案的可行性。文中还对实现此方案的软硬件设计做了详细的介绍。硬件设计的主控CPU选用了ATMEL公司的单片机AT89S52,通过其对直接数字频率合成(DDS)芯片AD7008的实时控制来产生MSK信号,信号须经过后级放大器来提高纯度和达到相应得技术指标。硬件设计中还采用了对输出信号的实时检测等方法来增加系统的可靠性。系统的软件设计采用顺序编写法,把系统分为设置启动代码、系统初始化子程序、串口通信子程序、数据处理子程序、看门狗监控设计和反馈检测六个模块分别编写程序,通过调试分别实现了各部分的功能,进一步验证了方案的可行性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 综述  11-21
  1.1 前言  11
  1.2 国内外轨道电路的发展状况  11-18
    1.2.1 国内既有轨道电路  12
    1.2.2 国外高速线采用的轨道电路  12-17
    1.2.3 地铁轻轨城市轨道交通领域的数字编码轨道电路系统  17-18
  1.3 选题背景和意义  18-19
  1.4 论文研究的重点及结构安排  19-21
2 轨道电路特性的介绍与分析  21-35
  2.1 轨道电路的基础理论  21-22
  2.2 信号频率参数的选择  22-24
    2.2.1 牵引电流谐波干扰  22-23
    2.2.2 相邻区段和邻线的干扰  23-24
  2.3 无绝缘节轨道电路  24-26
  2.4 提高轨道上信号的信息含量  26-34
    2.4.1 二进制幅移键控(2ASK)调制  27-29
    2.4.2 二进制频移键控(2FSK)调制  29-30
    2.4.3 二进制相移键控(2PSK)调制  30-31
    2.4.4 最小频移键控(MSK)调制  31-32
    2.4.5 比较分析的结果  32-34
  2.5 MATALAB的简介  34-35
3 MSK技术的分析及方案的验证  35-47
  3.1 实现MSK调制的方法  35-37
    3.1.1 采用LC正弦波振荡器直接调频实现  35-36
    3.1.2 采用正交调制方法实现  36-37
    3.1.3 采用专用集成调制芯片  37
  3.2 MSK信号特征分析  37-40
    3.2.1 MSK信号的数学模型分析  37-38
    3.2.2 MSK信号的时频域特征分析  38-40
  3.3 MSK数字调制技术方案及可行性分析  40-47
    3.3.1 列控信息MSK数字调制技术方案设想  40-41
    3.3.2 列控信息MSK数字调制技术方案可行性分析  41-47
4 实现系统方案的硬件设计  47-65
  4.1 DDS技术  47-50
    4.1.1 DDS技术的数学基础  47-49
    4.1.2 DDS技术的硬件结构及其功能描述  49-50
  4.2 基于DDS技术的系统硬件方案  50-51
    4.2.1 总体方案的硬件组成  50
    4.2.2 总体功能描述  50-51
  4.3 主控CPU AT89S52的应用设计  51-53
    4.3.1 AT89S52的芯片介绍  51-52
    4.3.2 AT89S52的电路设计  52-53
  4.4 复位电路的设计  53
  4.5 时钟电路的设计  53-54
  4.6 电源电路的设计  54-55
  4.7 串口电路的设计  55-56
  4.8 DDS模块的设计  56-59
    4.8.1 AD7008芯片介绍  56-57
    4.8.2 AD7005芯片的电路设计  57-59
  4.9 放大器模块的设计  59-61
    4.9.1 INA118和BUF634芯片介绍  59-60
    4.9.2 INA118和BUF634的电路设计  60-61
  4.10 反馈模块的设计  61-63
  4.11 印刷电路板的设计体会  63-65
5 实现系统方案的软件设计  65-77
  5.1 系统开发平台  65-66
  5.2 系统软件总体流程设计  66-68
  5.3 系统软件功能实现  68-77
    5.3.1 配置启动代码  68-70
    5.3.2 系统初始化模块  70-72
    5.3.3 串口通信子程序  72-74
    5.3.4 数据处理模块  74-75
    5.3.5 看门狗模块  75-76
    5.3.6 反馈模块  76-77
6 总结与展望  77-79
  6.1 论文总结  77
  6.2 列车自动控制技术发展趋势展望  77-79
参考文献  79-81
附录 A  81-83
作者简历  83-85
学位论文数据集  85

MSK调制技术在数字化轨道电路中的应用研究

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