基于CAN总线的有轨电车信号系统功能仿真VIP

西 南 交 通 大 学本 科 毕 业 设 计（论文）基于 CAN 总线的有轨电车信号系统功能仿真TRAM SIGNAL SYSTEM SIMULATION BASED ON THE CAN BUS年 级:2010 级学 号:20108089姓 名:聂富春专 业:通信工程（铁道信号）指导老师:王恪铭2014 年 6 月承 诺本人郑重承诺：所呈交的设计（论文）是本人在导师的指导下独立进行设计（研究）所取得的成果，除文中特别加以标注引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的设计（研究）成果。对本设计（研究）做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现设计（论文）中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担一切后果。学生签名：年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 页院 系 计算机与通信工程系 专 业 通信工程（铁道信号） 年 级 二一级 姓 名 聂富春 题 目 基于 CAN 总线的有轨电车信号系统功能仿真 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章)年 月 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 I 页毕业设计（论文）任务书班 级 10 信号 2 班 学生姓名 聂富春 学 号 20108089 发题日期：2014 年 2 月 21 日 完成日期：2014 年 6 月 5 日题 目 基于 CAN 总线的有轨电车信号系统功能仿真 1、本论文的目的、意义有轨电车的发展历程相对曲折，经历了兴盛、被取代、后又被重新运用的一个过程。因为城市规划和环境污染等方面的问题，有轨电车以其清洁、环保、节能的优点又重新被人们所重视。但有轨电车的技术还不成熟，特别是在国内，我国已建有轨电车的城市屈指可数，且偶尔有事故发生。信号控制系统是保证列车安全运行、准点到达的可靠系统，所以，为了人们的出行安全和财产保障，有轨电车的信号控制系统是研究的重点。本设计通过对有轨电车的信号控制系统介绍和CAN总线的相关了解，运用CAN通信模块模拟有轨电车的道口信号控制系统处理过程。通过模拟演示有轨电车通过道口的过程，让人们更加了解有轨电车各信号设备之间的通信和关系，从简单的模拟演示中懂得道口信号控制系统的组成和作用。2、学生应完成的任务 了解有轨电车国内外发展现状； 掌握有轨电车信号控制系统组成； 明确信号控制系统的技术关键点； 掌握 CAN 总线通信原理与技术； 掌握 CAN 模块组成部分并熟悉编程软件。 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 II 页3、论文各部分内容及时间分配：（共 18 周）第一部分 查阅相关资料、检索文献 ( 1 周)第二部分 整理分析资料、构思论文提纲 ( 2 周)第三部分 设计 CAN 通信模块 ( 4 周)第四部分 CAN 模块之间的连接设计 ( 6 周)第五部分 论文修改及编排完善 ( 2 周)论文评阅及答辩 ( 2 周)论文整改 ( 1 周)备 注 指导教师： 2014 年 2 月 21 日审 批 人： 2014 年 2 月 21 日西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 III 页摘 要有轨电车的发展经历了兴起、衰退、再兴起的过程，这不乏自身的原因和社会经济因素。从有轨电车的发展来看，因为自身的运行速度、载客量和其他公共交通的快速发展，有轨电车很快被其他的交通工具所取代了。经过技术的改进和环境问题的恶化，有轨电车很快又以其环保、节能的特点重新登上了轨道交通的舞台，并且称之为现代有轨电车。现代有轨电车是在传统的有轨电车基础上，从外观设计、运行速度、节能环保等方面做了进一步改进的有轨电车。由于有轨电车在城市轨道中的独特运行环境和混合路权，研究信号控制系统的重点自然也就落在了正线道岔控制系统和道口信号控制系统上。本文主要分析了道口信号控制系统的结构，以及 CAN 总线的原理，通过 CAN通信模块设计出道口信号控制系统的仿真模型。在仿真设计中，模拟调度中心与道口检测设备之间的通信及实时处理流程，演示有轨电车通过道口时的信号显示过程。关键词 有轨电车；信号控制系统；CAN 总线 西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 IV 页AbstractThe development of tram experienced the rise, decline, and rise again, which many of them outside their own reasons and socio-economic factors. From the development of the tram, because of their speed, capacity and rapid development of other public transport, tram was soon be replaced by other means of transport. Improved technology and the worsening environmental problems, trams soon with its environmentally friendly, energy-saving features back on the rail transportation arena, and be called modern tram.Modern trams are based on the traditional tram, from the design, speed, energy saving and environmental protection has been further improved tram. As the tram tracks in the citys unique operating environment and mixing right of way, signal control system research focus naturally on the main line switch control system and crossing signal control system.This paper analyzes the structure of the crossing signal control systems, as well as the principles of CAN bus, CAN communication module is designed to be the simulation model of crossing signal control system. In the simulation design, simulating communication and real-time processing between dispatch center and crossing detection devices, demonstrating the process by signal displayed when the tram crossing.Key words Tram; Signal control system; CAN bus西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 V 页目 录第 1 章 绪论 .11.1 有轨电车产生的背景及意义 .11.2 国内外发展现状 .21.2.1 国外发展现状 .21.2.2 国内发展现状 .21.3 基于 CAN 总线的有轨电车信号系统 .3第 2 章 有轨电车关键技术 .42.1 有轨电车信号控制系统组成 .42.1.1 运营调度系统 .42.1.2 车辆段计算机联锁系统 .42.1.3 正线道岔控制系统 .52.1.4 道口信号控制系统 .52.1.5 车载系统 .62.1.6 站台管理系统 .62.2 信号控制系统关键技术与特点 .62.2.1 信号控制系统设计关键点 .62.2.2 信号控制系统设计特点 .72.3 本章小结 .7第 3 章 有轨电车信号系统模拟设计 .83.1 CAN 总线 .83.1.1 CAN 总线简介 .83.1.2 CAN 总线的特点 .83.1.3 CAN 总线的优势 .93.2 CAN 模块 .103.2.1 CAN 模块的组成 .10西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 VI 页3.2.2 CAN 控制器 SJA1000.103.2.3 CAN 收发器 PCA82C250 .123.3 微控制器 .133.3.1 单片机 SST89C58 .133.4 CAN 模块通信设计 .133.4.1 硬件电路设计 .133.4.2 软件设计 .163.5 本章小结 .17第 4 章 道口信号控制系统功能仿真 .184.1 道口信号控制系统 .184.1.1 系统简介 .184.1.2 系统框图 .184.1.3 系统仿真设计结构图 .194.2 道口信号控制系统功能仿真 .204.2.1 功能模块 .204.2.2 有轨电车通过方式模拟 .21第 5 章 总结与展望 .265.1 总结 .265.2 未来展望 .27致 谢 .28参考文献 .29西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 0 页第 1 章 绪论1.1 有轨电车产生的背景及意义第一条有轨电车线路诞生于德国，随后各个国家也相继开展了有轨电车的建设工作，下面是有轨电车的发展历程：1 8 8 1 年 ， 德国柏林 ， 第一条有轨电车诞生1 8 8 4 年 ， 多伦多农业展览会 ， 尝试运行电车并运载乘客1 8 8 8 年 ， 里士满 ， 改用电力牵引行车1 8 9 0 1 9 2 0 年 ， 有轨电车迅速发展时期2 0 世纪中期 ， 有轨电车被机动车 、 公交车所取代2 0 世纪 7 0 年代以来 ， 有轨电车重回轨道交通大家庭图 1-1 有轨电车发展历程有轨电车诞生于欧美，虽然在其发展的过程中不是一帆风顺，但随着有轨电车的技术改进，并以其环保、节能、舒适、安全等性能在城市轨道交通中发挥着重要的作用，被人们称之为现代有轨电车。现代