CN103581086B - 铁路沙盘移频信号解调器 - Google Patents

Abstract

一种铁路沙盘移频信号解调器，包括整形电路、微处理器、晶体振荡器、程控滤波器、检波器和低通滤波器，铁路移频FSK信号经整形电路整形后输送给微处理器识别；微处理器进行测频，判断出载频包括国产移频、UM71移频和ZPW2000移频的大小，确定程控滤波器的滤波参数，程控滤波器对输入的移频信号进行滤波变成调幅‑调频信号送检波器进行检波处理，将其变为调制信号；低通滤波器进行低通滤波，将调制信号进行幅度放大，供后续电路识别调制频率的大小。该铁路沙盘移频信号解调器设计简单，电路元件少，体积小，经济实用，利用微处理器控制MAX260进行滤波参数的设置，对FSK移频信号进行自动识别和智能解调，具有通用性。

Description

铁路沙盘移频信号解调器

技术领域

本发明涉及铁路专用移频FSK信号解调技术，特别是一种用于铁路沙盘轨道电路接收器的铁路沙盘移频信号解调器。

背景技术

目前，公知的铁路沙盘未安装任何铁路专用的移频信号设备，只是简单的控制列车运行。铁路现有移频解调器主要有两种方式，一种采用分立元件，利用谐振槽路实现移频解调，该方式主要缺点是解调载频单一，电路复杂，体积较大；另一种采用现代数字信号处理技术，利用谱分析法实现，主要缺点是数据处理量大且价格昂贵。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种简单实用的铁路沙盘移频解调器，以克服已有技术所存在的上述不足。

本发明采取的技术方案是：一种铁路沙盘移频信号解调器，包括整形电路、微处理器、晶体振荡器、程控滤波器、检波器和低通滤波器，所述整形电路与微处理器的输入端连接，用于将输入的铁路移频FSK信号由正弦波转成方波，输送给微处理器识别；所述晶体振荡器与微处理器连接，用于与微处理器内置的振荡电路一起产生方波，作为微处理器的系统工作时钟；所述微处理器的输出端与程控滤波器连接，其作用：一是完成分频并将其输送给程控滤波器，作为程控滤波器内部采样时钟，二是测频，判断出载频包括国产移频、UM71移频和ZPW2000移频的大小，三是确定程控滤波器的滤波参数，控制程控滤波器设置中心频率F0、品质因数Q和滤波器的工作方式；所述程控滤波器用于对输入的铁路移频信号进行滤波，使送来的调频信号变成调幅-调频信号，即信号幅度随载频频率变化而变化的信号，并将其输送给检波器，所述检波器与程控滤波器的输出端连接，其作用是对经程控滤波器滤波后的调幅-调频信号进行检波处理，将调幅-调频信号变为调制信号，即低频信号，并将其输送给低通滤波器，所述低通滤波器与检波器的输出端连接，其作用是对检波后的信号进行低通滤波，使该信号波形更平滑，并将取得的调制信号进行幅度放大，供后续电路识别调制频率的大小。

其进一步的技术方案是：所述微处理器包括中央处理器、第一定时器、第二定时器和中断，所述中断的输入端与整形电路连接并将经整形电路整形的信号输送给中央处理器处理，所述第一定时器与中央处理器配合完成方波频率的测量，所述第二定时器对系统时钟分频经中央处理器控制端与程控滤波器连接将分频时钟输送给程控滤波器作为程控滤波器内部采样时钟，所述中央处理器与程控滤波器连接，完成程控滤波器的滤波参数的设置。

其更进一步的技术方案是：所述晶体振荡器由第一电容、第二电容和晶振构成，第一电容一端接微处理器的4脚、另一端接地，第二电容一端接微处理器的5脚，另一端接地，晶振并联连接在微处理器的4脚与5脚之间，晶振的振荡频率为24MHz。

所述程控滤波器采用MAX系列，包括第一滤波器和第二滤波器，程控滤波器的16、15、13和10脚分别与微处理器的4、12、13和14脚连接，用于选择程第一滤波器41和第二滤波器42的地址，程控滤波器的6脚和20脚分别与微处理器的16脚和17脚连接，用于向程控滤波器对应地址存入已选择的滤波参数。

所述检波器由二极管、第一电阻及第三电容组成，二极管的输入端接程控滤波器的21脚，输出端接低通滤波器，第一电阻与第三电容并联连接，并联后的一端接二极管的输出端，另一端接地,。

所述低通滤波器由运算放大器LM358、第二电阻、第四电容、第三电阻和第五电容构成，第二电阻与第四电容串联后接运算放大器LM358的2脚，第二电阻的另一端接检波器的输入端，第三电阻与第五电容并联连接在运算放大器LM358的2脚与1脚之间。

由于采取上述技术方案，本发明之铁路沙盘移频信号解调器具有如下有益效果：

1．本发明之铁路沙盘移频信号解调器利用微处理器来控制MAX260进行滤波参数的设置，对FSK移频信号进行自动识别和智能解调，具有通用性，不管是国产移频、UM71，还是ZPW2000移频信息，均可自动识别；

2．本发明之铁路沙盘移频信号解调器设计简单，电路元件少，体积小，经济实用。

附图说明

图1：本发明之铁路沙盘移频信号解调器结构框图；

图2：本发明之铁路沙盘移频信号解调器电路连接图。

图中：

1—整形电路，2—微处理器，21—中央处理器，22—第一定时器，23—第二定时器，24—中断，3—晶体振荡器，4—程控滤波器，41—第一滤波器，42—第二滤波器， 5—检波器，6—低通滤波器；

R1—第一电阻，R2—第二电阻，R3—第三电阻，C1—第一电容，C2—第二电容，C3—第三电容，C4—第四电容，C5—第五电容，D1—二极管，X1—晶振。

具体实施方式

一种铁路沙盘移频信号解调器，包括整形电路1、微处理器2、晶体振荡器3、程控滤波器4、检波器5和低通滤波器6；

所述整形电路1与微处理器的输入端连接，用于将输入的铁路移频FSK信号由正弦波转成方波，输送给微处理器识别；

所述晶体振荡器3与微处理器连接，用于与微处理器内置的振荡电路一起产生方波，作为微处理器的系统工作时钟；

所述微处理器2的输出端与程控滤波器连接，其作用：一是完成分频并将其输送给程控滤波器，作为程控滤波器内部采样时钟，二是测频，判断出载频包括国产移频、UM71移频和ZPW2000移频的大小，三是确定程控滤波器的滤波参数，控制程控滤波器设置中心频率F0、品质因数Q和滤波器的工作方式；

所述程控滤波器4用于对输入的铁路移频信号进行滤波，使送来的调频信号变成调幅-调频信号，即信号幅度随载频频率变化而变化的信号，并将其输送给检波器5；

所述检波器5与程控滤波器的输出端连接，其作用是对经程控滤波器滤波后的调幅-调频信号进行检波处理，将调幅-调频信号变为调制信号，即低频信号，并将其输送给低通滤波器6；

所述低通滤波器6与检波器的输出端连接，其作用是对检波后的信号进行低通滤波，使该信号波形更平滑，并将取得的调制信号进行幅度放大，供后续电路识别调制频率的大小。

所述微处理器2（采用STC12C4052系列）包括中央处理器21、第一定时器22、第二定时器23和中断24，所述中断24的输入端与整形电路1连接并将经整形电路1整形的信号输送给中央处理器21处理，所述第一定时器22与中央处理器21配合完成方波频率的测量，所述第二定时器23对系统时钟分频经中央处理器21控制端与程控滤波器4连接将分频时钟输送给程控滤波器4作为程控滤波器内部采样时钟，所述中央处理器21与程控滤波器连接，完成程控滤波器的滤波参数的设置。

所述晶体振荡器3由第一电容C1、第二电容C2和晶振X1构成，第一电容C1一端接微处理器的4脚、另一端接地，第二电容C2一端接微处理器的5脚，另一端接地，晶振X1并联连接在微处理器的4脚与5脚之间，晶振X1的振荡频率为24MHz。

所述程控滤波器4采用MAX系列，包括第一滤波器41和第二滤波器42，程控滤波器的16、15、13和10脚分别与微处理器的4、12、13和14脚连接，用于选择程第一滤波器41和第二滤波器42的地址，程控滤波器的6脚和20脚分别与微处理器的16脚和17脚连接，用于向程控滤波器对应地址存入已选择的滤波参数。

所述检波器5由二极管D1、第一电阻R1及第三电容C3组成，二极管D1的输入端接程控滤波器的21脚，输出端接低通滤波器6，第一电阻R1与第三电容C3并联连接，其一端接二极管D1的输出端，另一端接地。

所述低通滤波器6由运算放大器LM358、第二电阻R2、第四电容C4、第三电阻R3和第五电容C5构成，第二电阻R2与第四电容C4串联后接运算放大器LM358的2脚，第二电阻R2的另一端接检波器的输入端，第三电阻R3与第五电容C5并联连接在运算放大器LM358的2脚与1脚之间。

工作原理及动作过程

晶体振荡器3与微处理器2的4、5脚分别连接，与内置微处理器2的中央处理器21结合产生微处理器的工作时钟；中央处理器21赋予第二定时器23初值，完成分频由微处理器的8脚输出，与程控滤波器的11和12脚连接，作为程控滤波器内部采样时钟；

中央处理器21赋予第一定时器22初值，中断24对微处理器6脚输入的方波信号进行响应，定时时间到，中央处理器21处理中断次数，计算出方波频率，频率大小决定了输入的铁路移频信号类型（国产移频、UM71移频和ZPW2000移频）及载频类型，籍此智能选择滤波参数。

微处理器的4、12、13和14脚分别与程控滤波器的16、15、13、10脚联接，用于选择程控滤波器内部第一滤波器41和第二滤波器42的地址，然后通过微处理器的16、17管脚与程控滤波器的6、20联接，向程控滤波器对应地址存入已选择的滤波参数，此时，程控滤波器将对5脚送入的铁路移频信号进行滤波处理，把等幅的移频信号转换为调幅-调频信号，由程控滤波器的21脚输出给检波器处理。

检波器5由二极管D1、第一电阻R1及第三电容C3组成，完成对调幅-调频信号的检波处理、并将处理的信号送低通滤波器。

低通滤波器6由运算放大器LM358、第二电阻R2、第四电容C4、第三电阻R3和第五电容C5构成，完成低通滤波与信号放大，得到低频信号。

Claims (6)

1.一种铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：包括整形电路（1）、微处理器（2）、晶体振荡器（3）、程控滤波器（4）、检波器（5）和低通滤波器（6）；

所述整形电路（1）与微处理器的输入端连接，用于将输入的铁路移频FSK信号由正弦波转成方波，输送给微处理器识别；

所述晶体振荡器（3）与微处理器连接，用于与微处理器内置的振荡电路一起产生方波，作为微处理器的系统工作时钟；

所述微处理器（2）的输出端与程控滤波器连接，其作用：一是完成分频、并将其输送给程控滤波器，作为程控滤波器内部采样时钟，二是测频，判断出载频包括国产移频、UM71移频和ZPW2000移频的大小，三是确定程控滤波器的滤波参数，控制程控滤波器设置中心频率F0、品质因数Q和滤波器的工作方式；

所述程控滤波器（4）用于对输入的铁路移频信号进行滤波，使送来的调频信号变成调幅-调频信号，即信号幅度随载频频率变化而变化的信号，并将其输送给检波器（5）；

所述检波器（5）与程控滤波器的输出端连接，其作用是对经程控滤波器（4）滤波后的调幅-调频信号进行检波处理，将调幅-调频信号变为调制信号，即低频信号，并将其输送给低通滤波器（6）；

所述低通滤波器（6）与检波器的输出端连接，其作用是对检波后的信号进行低通滤波，使该信号波形更平滑，并将取得的调制信号进行幅度放大，供后续电路识别调制频率的大小。

2.根据权利要求1所述的铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：

所述微处理器（2）包括中央处理器（21）、第一定时器（22）、第二定时器（23）和中断（24），所述中断（24）的输入端与整形电路连接并将经整形电路整形的信号输送给中央处理器（21）处理，所述第一定时器（22）与中央处理器（21）配合完成方波频率的测量，所述第二定时器（23）对系统时钟分频经中央处理器（21）控制端与程控滤波器（4）连接将分频时钟输送给程控滤波器（4）作为程控滤波器内部采样时钟，所述中央处理器（21）与程控滤波器连接，完成程控滤波器的滤波参数的设置。

3.根据权利要求2所述的铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：

所述晶体振荡器（3）由第一电容（C1）、第二电容（C2）和晶振（X1）构成，第一电容（C1）一端接微处理器的4脚、另一端接地，第二电容（C2）一端接微处理器的5脚，另一端接地，晶振（X1）并联连接在微处理器的4脚与5脚之间，晶振（X1）的振荡频率为24MHz。

4.根据权利要求3所述的铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：

所述程控滤波器（4）采用MAX系列，包括第一滤波器（41）和第二滤波器（42），程控滤波器的16、15、13和10脚分别与微处理器的4、12、13和14脚连接，用于选择程第一滤波器（41）和第二滤波器（42）的地址，程控滤波器的6脚和20脚分别与微处理器的16脚和17脚连接，用于向程控滤波器对应地址存入已选择的滤波参数。

5.根据权利要求4所述的铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：

所述检波器（5）由二极管（D1）、第一电阻（R1）及第三电容（C3）组成，二极管（D1）的输入端接程控滤波器的21脚，输出端接低通滤波器（6），第一电阻（R1）与第三电容（C3）并联连接，并联后的一端接二极管（D1）的输出端，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的铁路沙盘移频信号解调器，其特征在于：

所述低通滤波器（6）由运算放大器LM358、第二电阻（R2）、第四电容（C4）、第三电阻（R3）和第五电容（C5）构成，第二电阻（R2）与第四电容（C4）串联后接运算放大器LM358的2脚，第二电阻（R2）的另一端接检波器的输入端，第三电阻（R3）与第五电容（C5）并联连接在运算放大器LM358的2脚与1脚之间。