火车车速监控系统设计

EPC和RFID技术 课程设计(论文)

火车车速监控系统设计

院（系）名称 专 学 学 指

生导

姓教业

班

级 号 名 师

电子与信息工程学院

物联网121班 120402007 薛红见 贾旭 副教授

起 止 时 间： 2015.12.21—2016.1.1

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院 教研室：物联网工程 学 号 课程设计（论文）题目 120402007 学生姓名 薛红见 专业班级 物联网121班 火车车速监控系统设计 任务要求： 1、 通过两次读卡记录火车经过的时间，计算车速。 2、 实现测速上限的报警功能。 课程设计（论文）任务3、 读卡模块设计实现读卡操作。 4、 设计系统完成相应的功能。 5、 撰写课程设计报告一份。 技术要求： 1、 利用2.4GHz读卡模块来设计系统。 2、 无线数据通信部分基于ZigBee协议。 3、 读卡终端采用CC2530核心板。 4、 系统能正常运行。软件界面友好、操作简单。 平时成绩： 答辩成绩： 论文成绩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：平时成绩占20%，答辩成绩占40%，论文成绩占40%。 注：“指导教师评语”应从平时表现、答辩表现、论文质量等方面进行评价。（评语中可以指出该生课程设计的不足之处） 指导教师评语及成绩

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目 录

第1章 绪论 .............................................................................................................. 1

1.1我国铁路的发展史 ....................................................................................... 1 1.2系统设计思想 ............................................................................................... 2 1.3方案的提出 ................................................................................................... 3 第2章 需求分析 ...................................................................................................... 4

2.1系统的设计分析 ........................................................................................... 4 2.2 系统组成 ...................................................................................................... 5 2.3 系统网络连接 .............................................................................................. 5 2.4 系统器件分析 .............................................................................................. 6 第3章ZigBee技术 ................................................................................................... 8

3.1ZigBee技术 .................................................................................................... 8 3.2 ZigBee技术特点 ........................................................................................... 8 3.3 ZigBee的应用 ............................................................................................... 9 3.4 标准限定 ...................................................................................................... 9 第4章 系统详细设计与编码 ................................................................................ 11

4.1系统设计模块 ............................................................................................. 11 4.2程序代码 ..................................................................................................... 12 第5章 系统的维护 ................................................................................................ 17 第6章 总结 ............................................................................................................ 18 参考文献 .................................................................................................................. 19

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第1章 绪论

1.1我国铁路的发展史

中国铁路迄今已有100多年的历史：从其第一条营业铁路——上海吴淞铁路——1876年通车之时算起，是123年；从其自办的第一条铁路——唐胥铁路——1881年通车之时算起，也有118年了。

百余年来，中国的铁路事业经历了新旧两个根本性质不同的社会。无论从政治上还是从经济上，这都决定了它在其发展历程中必然会遭遇到两种迥然不同的命运和前途。

旧中国的铁路事业，虽是史无前例的产业，但却带有半封建半殖民地的性质。它的建设、发展和经营都被控制在帝国主义、封建主义和官僚资本主义的手里，其发展之缓慢和经营之惨淡，自不待言。新中国的铁路事业虽以旧中国的铁路设备为其物质基础，但由于在共产党和人民政府领导下，一贯坚持自力更生、艰苦奋斗、勤俭建国的方针，70年代后期以来又贯彻执行改革开放的政策，不仅迅速而彻底地改变了旧铁路的半封建半殖民地性质，而且取得了前所未有的辉煌成就。

当然，新中国的铁路事业在其长达50年的发展历程中，也不是一帆风顺的。它经历了由小到大、由少到多和由弱变强的渐进过程，在其前进的道路上不乏平坦与坎坷，欢欣与痛惜，经验与教训，胜利与失败。

这50年是中国铁路自强不息、坚忍不拔、披荆斩棘、前赴后继的50年，这50年又自有其曲折的变化和发展。20世纪70年代末和80年代初，中国铁路进入改革开放新时期。在新的路线和新的方针、政策指引下，铁路事业推陈出新，突飞猛进。

我国的人口量大，由于经济的快速发展造成运输事业繁忙，现代化的运输铁路的发展有利于从根本上缓解运输紧张的状况。现如今我国既有的京沪铁路是一条百年老线，长期处于限制型运输状态，客运需求无法满足，尤其是春运、暑运、黄金周更是“一票难求”；货物运输请车满足率仅为35%左右。近年来，通过电气化和提速改造后，这条线路的运输能力大大提高，但是挖潜已达到极限。新建京沪现代化铁路，实现客货分线运行，可以大大提高通道内铁路运输能力和服务质量，为东部地区率先基本实现现代化提供可靠运力保证。

现代化铁路运输的发展有利于完善综合运输体系。发展现代化的铁路是国家综合交通运输网的重要组成部分。铁路现代化技术的迅速发展使我国的运输结构得到优化和完善，同时也有利于铁路与其它各种交通方式之间优势互补，提供质量更高、更丰富的客运服务，满足旅客不同层次的需求，提高交通运输系统整体效率。

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铁路现代化运输的发展有利于促进资源节约和环境保护。我国人口众多、土地资源有限，生态环境保护任务繁重。建设更先进的铁路，可以发挥节约土地、能源以及安全性好等比较优势，降低全社会的运输成本，促进沿线经济社会协调发展。

铁路现代化技术的发展是有利于加快铁路现代化进程。世界现代化铁路经过40多年发展，技术不断提高和完善，按照最新世界现代铁路的统计，目前已有11个国家和地区共一万多公里现代高科技铁路投入运营；世界各国正在建设的高速铁路达一万公里以上，规划的现代化铁路有2万多公里。利用先进成熟技术建设我国现代化铁路不仅是可行的，而且将提升铁路现代化整体水平，并带动我国经济建设的迅速发展，提高自主创新能力。

我国发展现代化铁路是从我国国情出发的最现实的选择；是发展交通运输，优化和提升交通运输结构的重大战略决策；是我国铁路高层次、大幅度扩大旅客运输和货物运输能力的新途径；是“科技兴路”发展战略的最重要的组成部分；是交通运输领域贯彻可持续发展战略的具体体现。

1.2系统设计思想

随着网络技术的不断发展，近些年来产生了很多新型的技术。物联网是近几年迅速发展并为人们所熟知的概念，被公认为是继计算机、互联网、移动通信后世界信息产业革命的新一次浪潮，被认为是下一个万亿级产业。其市场前景预期将远远超过计算机、互联网和移动通信，必将成为世界经济的新增长点，为未来社会经济发展、社会进步和科技创新提供最重要的基础设施保障，也必将彻底改变人们的生活方式。

物联网作为一种新兴的技术潮流，其技术并不“新”，物联网应用关键技术为传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术，都是已得到广泛应用的技术。

其中，传感器技术是一种计算机应用中的关键技术，将传输线路中的模拟信号转变为可处理的数字信号，交于计算机进行处理。将物联网比作人的话，传感器便相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官。RFID，全称为Radio Frequency Identification，即射频识别技术，是一种将无线射频技术与嵌入式技术融为一体的综合技术，在不久的将来将广泛应用于自动识别、物品物流管理方面。嵌入式系统技术是一种将计算机软件、计算机硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术集成于一体的复杂技术。现已得到广泛的应用，如MP3、电脑、卫星系统等。将物联网比作人的话，嵌入式系统便相当于人的大脑，支配着人的一切活动。具有工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理、POS网络、环境工程等非常广阔的应用前景。

本次设计的火车车速监控系统是基于物联网技术来实现的。用到了Matlab技术来测出通过两次读卡记录火车经过的时间，计算车速。当火车的车速达到火车运输线的上限时，通过控制中心来实现测速上限的报警功能。本次系统的组成设计利用2.4GHz读

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卡模块来设计系统，无线数据通信部分基于ZigBee来完成，读卡终端采用了CC2530核心板。

1.3方案的提出

目前来说，随着无线技术的飞速发展，无线通信技术在各个行业得到了广泛应用。但是，目前我国的一些火车控制系统还处于人工管理的状态，各种火车车速监控设施也略显老旧，跟不上现代化铁路发展的脚步。这种状况也造成了火车运输行业的运输成本和维护花销成本加大，也不便利于我们的运输业智能化的发展。为此，提出一种更新型、智能化、操作便利的火车车速控制系统方案，就是我们现阶段必行的一段路程。

通过智能的现代通信技术来测量车速，根据各个铁路运输线的运输要求来判断否需要加速、减速或匀速运行火车。如果信号检测到的信息显示车速过快，那么就通过我们的火车车速控制系统来对火车进行减速；如果通过现代无线技术测试的火车车速慢于线性车线的最低要求时，通过火车控制系统对火车进行加速；如果火车运行正常，这不对火车控制系统进行操作。火车车速检测系统通过无线通信技术来传递火车通过两次记录火车车速读卡器的时间计算车速。通过无线传输技术将火车经过两个读卡器的时间的状况反馈到管理中心，实现火车车速的远程监控，有效便利与我们对火车车速测量。近年来，国家大力提倡节能减耗，而传统的火车车速测量控制方式多数是人力、机械显示车速的状态。其测试需要大量的人力和财力，同时对于火车车速是否正常也只能通过人工方式进行检查，这些对火车车速的监测极容易造成人力疲劳从而造成较大的事故。他们的管理极为不便。也容易造成将人力资源损耗在一些无关紧要的事情上。但是，同时火车车速检测也不同于小型运输工具，需要对其进行大量的投资，所以需要对其监测系统进行详细的规划，以免给国家造成不必要的浪费。

本文给出一种基于无线技术的火车车速监控系统设计方案，实现火车的自动监控，对我国整个火车运输系统进行管理、维护，使之大大的便利与我们的生活。同时降低对人力、财力的损耗。火车车速监控系统的控制器通过各个阅读模块时检测火车经过此次模块的时间，通过滤波算法判断是否属于规定范围内运行火车，然后决定火车车速状态的切换；同时，各控制器通过算法自动识别各自监控的火车运行的工作状态，判断其是否正常，通过控制器的无线传输功能将火车的运行的状况反馈到管理中心，管理中心也可将相应指令传送到指定位置的火车，进行相关控制，实现管理中心远程、实时监测火车并及时进行火车的维修或控制。

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第2章 需求分析

2.1系统的设计分析

在需求分析阶段，我采用了分模块法对系统整体进行需求分析。分模块法是通过将系统模块化划分，并最后对各个模块将系统进行整合快速，建立起来的可以在计算机上运行的程序，它所能完成的功能往往是最终产品能完成的功能的一个子集。

先对系统设计的目的进行分析，搜集我们设计系统所需的资料对我们设计的系统进行详细的了解，了解我们设计系统软件是为了达到什么样的目的，我们要将设计的系统做成什么样以及做到什么程度，我们设计的系统能够解决用户的什么问题以及判断能否满足客户的要求。

完成系统设计的目的分析后，我们应该详细地对设计的系统制定完成仔细的开发计划。根据我们服务的用户需求及不确定的高风险部分进行详细的原型规划和开发，在我们的项目开发小组内部进行原型评价，对设计的系统性能及所需的要求进行完整的分析，以及判断我们现如今的科技状况能否达到此项目的要求。最后，作为项目的开发方，在完成对项目的整体分析后，整合成完整的开发方案，我们还应该做的是请客户进行原型评价，以保证确实反映了用户的真正想法，请他们判断我们所设计的系统是否达到他们要求以及还有没有必要添加新的想法。

完成项目规划之后，我们将对系统进行系统设计的步骤。通过我们对Matlab技术的学习和掌握以及对物联网技术中的无线传感器技术的学习，对当前的软件开发过程常常彩迭代方式进行开发，逐步求精，以降低风险和成本。在开发过程当中，我们应秉承宁缺毋滥的设计思想，为我们的客户尽到应有的责任，绝不弄虚作假来欺骗客户。设计的程序利用迭代的次数，每次迭代的里程碑，要实现的目标，及可提交的成果必须有可验证的清晰的计划。

在我们的设计过程当中，我们的客户有可能会对设计的需求进行变更，我们应该详细并细心地对它们的要求进行分析，以及对成本和我们的造价进行详细的说明。需求变更是正常的，也是难免的，允许用户和开发者自身对需求进行变更，并随时准备为项目功能的进行添加。完成客户的要求是我们软件开发人员的工作目标，我们在完成系统的设计过程当中，应做到随时学习，掌握更加先进的科学技术，对我们的系统开发生涯是必行的一段旅程。

通过我们将系统的各个功能进行分析划分，我们可以将设计的系统大致分为三个模块：即火车运行期间火车上的阅读器读取铁路沿线上分布的阅读卡从而可以得到火车经

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过该阅读卡的时间、利用无线通信技术传递给系统的中央控制器进行速度的计算，以及根据现行的火车运行状态和各个火车运行线路要求对火车的运行情况进行报警和控制已完成系统的工作。

2.2 系统组成

在我们设计的火车车速监控系统当中，我们将系统控制设计划分成了四个组成部分：

火车运行期间安装在火车上的阅读器件在火车经过在火车线路上分布的阅读卡时读取时间过程，即信息的读取部分。

利用ZigBee无线网络协议，将阅读部分读取的信息通过无线传感器将收集到的数据信息传递给中央数据处理系统，并建成一个信息传递及接受控制电路，并设计连接物理电路（电路中利用了物联网技术当中的传感器技术、信息感应技术等）。

火车车速监控系统将处理后的信息依据各个火车运行线路的状况要求对火车现行的状况的进行判断，并传递给火车控制平台，进行警告的作用。

利用Matlab技术生成一个简单的控制系统运行等的页面（为我们远方控制系统以及了解系统的运行情况的页面）。

2.3 系统网络连接

系统部署重点在于怎样使物联网技术对物理电路方面的设计与Matlab页面显示与控制的相结合使用，怎样才能让硬件放面和软件方面相结合在一起更好的使用。

本系统是利用远程控制与传感地读取控制相结合的方法对火车车速进行监控，使之便利对火车运行状态的判断，节省对老式的火车车速监控系统对人力资源的浪费。给与我们的日常生活当中便利，节省了对铁路建设期间的自然资源。那么，本次设计的连接就包含了对无线传感器的利用，以及对收集到的信息的判断与调控。本次设计的思想也是对火车车速监控系统进行改造，使之更便利于我们日常的生活。

如下，图2.1显示了现代化火车车速监控系统图片，这张图片完整的显示了现代高科技技术在火车控制上的应用情况。

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图2.1 火车车速监控总图

2.4 系统器件分析

1. 2.4GHz卡模块

2.4GHz无线技术的传输距离可以达到10米，这就比27MHZ无线技术占有很大优势。所的2.4GHz所指的是一个工作频段，2.4GHz ISM（Industry Science Medicine）是全世界公开用使用的无线频段，蓝牙技术即工作在这一频段，在2.4GHz频段下工作可以获得更大的使用范围和更强的抗干扰能力。随着产品向高端化发展，越来越多的2.4GHz无线游戏外设开始在市场里销售。为了实现工业、家庭和楼宇的自动化控制，将人类从有线的环境中解放出来以取代线缆为目标，用于无线个人区域网（WPAN，Wireless Personal Area Network）范围的短距离无线通信技术标准得到了迅速的发展，典型技术标准有蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、无线USB（WirelessUSB）、无线局域网Wi-Fi（IEEE 802.11b/g）等。在人们享受方便快捷的时候，这些技术的电磁兼容问题日益凸现。由于这些技术均选择了2.4GHz（2.4～2.483GHz）ISM 频段，再加上无绳电话和微波炉等干扰源，就使得该频段日益拥挤。 2.4GHz 频段日益受到重视，原因主要有三: 首先它是一个全球性的频段，开发的产品具有全球通用性；其次，它整体的频宽胜于其他ISM 频段，这就提高了整体数据传输速率,允许系统共存; 第三就是尺寸，2.4GHz无线电和天线的体积相当小，产品体积也更小。虽然每一种技术标准都进行了必要的设计来减小干扰的影响，但是为了能让各种设备正常运行对他们之间的干扰、共存分析显然是非常重要的。

如下图图2.2 为本次实验用到的2.4GHz读卡模块的图片

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图2.2 2.4GHz读卡模块

2. CC2530模块

CC2530 是用于IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。

如下图图2.3所示为CC2530模块器件

图2.3 CC2530模块

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第3章ZigBee技术

3.1ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前ZigBee也被称为“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，统称为ZigBee。简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

3.2 ZigBee技术特点

ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：

(1) 低功耗：由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

(2) 成本低Zig：Bee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3) 时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4) 网络容量大：一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络, 而且网络组成灵活。

(5) 可靠：采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(6) 安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。

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3.3 ZigBee的应用

我ZigBee 模块是一种物联网无线数据终端，利用ZigBee网络为用户提供无线数据传输功能。

该产品采用高性能的工业级ZigBee方案，提供SMT与DIP接口，可直接连接TTL接口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于1mA；提供6路I/O，可实现数字量输入输出、脉冲输出；其中有3路I/O还可实现模拟量采集、脉冲计数等功能。

该产品已广泛应用于物联网产业链中的M2M行业，如智能电网、智能交通、智能家居、金融、移动POS终端、供应链自动化、工业自动化、智能建筑、消防、公共安全、环境保护、气象、数字化医疗、遥感勘测、农业、林业、水务、煤矿、石化等领域。

如下图图3.1所示为ZigBee 组网模式：

图3.1 Zigbee组网模式图

3.4 标准限定

IEEE组织早在2003年就开始制定IEEE802.15.4标准并发布，2006年进行标准更

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新，最新针对智能电网应用制定了IEEE802.15.4g标准，针对工业控制应用制定了IEEE802.15.4e标准。IEEE802.15.4系列标准属于物理层和MAC层标准，由于IEEE组织在无线领域的影响力，以及TI、ST、Ember、Freescale、NXP等著名芯片厂商的推动，该标准已经成为无线传感器网络领域的事实标准，符合该标准的芯片已经在各个行业得到广泛应用。

ZigBee联盟对ZigBee标准的制定:IEEE802.15.4的物理层、MAC层及数据链路层，标准已在2003年5月发布。ZigBee网络层、加密层及应用描述层的制定也取得了较大的进展。V1.0版本已经发布。其他应用领域及其相关的设备描述也会陆续发布。由于ZigBee不仅只是802.15.4的代名词，而且IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的4K字节或者作为Hub或路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。

2001年8月，ZigBee Alliance成立。2004年,ZigBee V1.0诞生。它是zigbee的第一个规范.但由于推出仓促，存在一些错误。2006年，推出ZigBee 2006，比较完善;2007年底，ZigBee PRO推出;2009年3月，zigbee RF4CE推出，具备更强的灵活性和远程控制能力;2009年开始，zigbee采用了IETF的IPv6 6Lowpan标准作为新一代智能电网Smart Energy(SEP 2.0)的标准，致力于形成全球统一的易于与互联网集成的网络，实现端到端的网络通信。随着美国及全球智能电网的大规模建设和应用，物联网感知层技术标准将逐渐由zigbee技术向IPv6 6Lowpan标准过渡。

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第4章 系统详细设计与编码

4.1系统设计模块

软件采用模块化设计思想，以主程序为核心设置了多个功能模块子程序，使大量的功能在子程序中实现，简化了设计结构。运行过程中通过主程序调用各功能模块子程序。

该系统有二个功能模块：信息的获取，并且显示给我们实现相应信号通过无线传感器件传递；信号信息处理模块，实现对信号的处理；信号输出模块，实现处理结果的编码输出，再通过显示页面来显示系统所收集到的有关所测出的火车车速运输状态的状态图，达到报警提示火车车速的目的。

硬件信号传递分为两部分信号，即通过利用物联网技术中的RFID技术的阅读器读取阅读卡片信息，从而得到火车经过阅读卡的时间，在利用相同的方法测出火车经过下一个阅读器卡片的时间，并通过无线传输技术将所得信息传递给中央处理模块进行处理，后再传递给火车上的显示页面进行报警处理。

系统信息传递的流程图如图4.1所示

图4.1 系统的信息走向

载我们的日常生活当中也有一些方面已经用到了物联网类的智能系统控制，当然我们应该通过不断的努力来增长我们在智能控制方面的知识，来充实我们的生活。那么就让我们通过下面的一个物联网智能控制连接设备来了解一下他，希望能够给我们带来一些进步。通过对本次设计的火车车速监控系统的设计，让我们来画一下其网络的扩谱图像。

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如下图图4.2所示，为物联网智能系统实际设计图

图4.2 系统设计图

4.2程序代码

1.主机程序

如下代码为在系统中设计的基于2.4GHz读卡模块的火车车速监控系统的源代码，通过代码进行控制及生成控制设备的页面，极大地加强了我们在火车对车速的监控能力，也大大地方便了我们的生活。

如下代码为引入的功能等的包。 #include #include #include #include #include

以下的两段代码定义了两个在整个过程当中都能够用到的方法，通过这两个方法，我们能够更加方便设计代码思路。

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int void

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msec(uint x); uchar rec_es(void); void sent_es(uchar schar);

如下两段代码所示，两段代码分别代表了这两段代码是控制键盘中断和报警控制的，我们能够通过这两段代码对系统进行键盘中断和报警。

sbit KEY_INT = P3^3; //键盘中断 sbit WAPA= P3^4; //报警控制

如下面的代码所示，他们分别定义了各自的意义。

通过这几个定义可以了解到key_buf是有关寄存器的器件变量，并且属性是为data类型的，并了解到了在这个程序代码当中，房间号、当前使用的是??、和光线等级的分别所代表的变量表示方法。并在下面程序使用中更加方便。

uchar data key_buf; //定义键值寄存器

uchar idata room_disbuf[16]={\火车编号:000 %uchar idata JSRS_disbuf[16]={\当前使用:000 %uchar idata GXDJ_disbuf[16]={\车速阶段:0 %uchar idata time_disbuf[16]={%uchar idata KDSJ_disbuf[16]={%uchar idata GDSJ_disbuf[16]={\

uchar data ZMKG; uchar data room_buf[3]; uchar data cou1,cou2;

long int data com1,com2,com3,com4;

在下面的代码中我们可以知道在本次系统当中通过ZMK_disbuf[16]来表示车速的“速度”状态，以及通过代码uchar code ZMG_disbuf[16]={\速度: 过快\来代表在系统使用过程中代表系统中开关的“过快”状态。

bit bdata flag1,flag2;

uchar code ZMK_disbuf[16]={\车速: 快%uchar code ZMG_disbuf[16]={\车速: 慢\

在本次系统代码当中，如下代码是整个代码编写的核心，通过main()方法来达到对

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整个程序的控制与显示。

如下代码运行完成后可以生成代码的登录页面，并且在页面当中，我们可以看到有以下定义。

在本次的源代码当中我们可以看到系统设计的登录及性能选择页面，我们可以看到本次试验的开机延时，属性有上电液晶屏禁令的信息，了解开定时器都有没有中断，设置T1的方式；以及根据个人情况的不同选择的波特率。

一般来说我使用的波特率为9600b/s；通过设置串口的位方式，也在又是可能通过设备将本次实验当中的波特率加倍使用。

main()

{ msec(1000); //开机延时 //EN=0;//上电液晶屏禁能 EA=1;//开所有中断 ET0=1;//开定时器0

TMOD=0x21;//设置T1为方式2 TH1=0Xfa;//设置波特率为9600b/s TL1=0Xfa; TH0=0x3c; TL0=0xb0;

SCON=0xd0;//设置串口位方式3 PCON=0X80;//波特率加倍 RI=0; TI=0; cou2=0; flag2=0;

//========开机动态提示========== SD_Ini(); //SD初始化 WARN=0; //系统启动提示 msec(200); WARN=1;

EX1=1;//开外部中断1 TR0=1;

TR1=1;//定时器1开始计数

//==============================

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如下图4.3所示为本次设计生成的基本的Matlab GUI生成图片界面，我们可以通过添加项目于属性项，与代码相结合的方法来实现我们所设计的软件程序，并且有效地Matlab学习。

//====SD初始化及开机提示=======

SD_Wrhz(0, \车速检测系统\系统加载完毕界 SD_Wrhz(16,\数据\ SD_Wrhz(8, \卡号\ SD_Wrhz(24,\开始\ KEY_INT=1; while(KEY_INT); key_buf=0; while(1) {

SD_Wrchar(0, \车速检测系统\显示主菜单 SD_Wrchar(16,\数据\ SD_Wrchar(8, \卡号\ SD_Wrchar(24,\开始\ msec(10); if(flag2) {sent_es(5); msec(10);

sent_es(time_disbuf[0]); msec(2);

sent_es(time_disbuf[1]); msec(2); } }

如图4.3所示为通过软件Matlab设计的Matlab GUI界面，所示的标签以及属性并与操作代码相结合的方法，就可以实现我们所设计的程序运行得出以下结果图。

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图4.3 系统运行结果

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第5章 系统的维护

火车车速检测系统的维护就是在我们设计的火车车速检测系统使用之后需要进行的对软件的修改和对硬件设施的定期检查维护以及更换，但是在对火车车速监控系统进行维护之前我们必须对其的原理和信息传递方法进行理解分析，以及对其运行情况进行定期检测，在我们对火车车速监控系统修改完成后，也一定要进行必要的测试来保证我们所做的修改以及维护能够正常运行。

在我们正常的情况下，网站可维护性的因素主要分为以下几个部分：第一是可理解性。软件的可理解性可以变现为外来用户理解软件的结构和接口以及功能和内部过程的难易程度从而使我们能够更容易的对其进行连接和升级；然后是可测试性，我们通常通过诊断和测试的难易程度是由软件的容易理解程度来确定的。好的文档形式对诊断和测试来说是至关重要的。此外，软件的结构和可用的测试工具和调试工具，以及以前设计的测试过程也都非常重要；可之后是修改性，软件容易修改的程度和设计原理与规定者有非常大的联系，影响软件的可修改性。

通常情况下我们将维护阶段视为软件生命周期的最后一个阶段，它也是耗费时间最长，占用人力和资源耗费最多的阶段。所谓软件维护即在软件已经运行，已经交付使用之后，为改正错误或满足新的需要而做的操作。根据维护活动目的的不同，可分为四类活动。

在一般情况下我们需要确定其维护方法以做到正确性维护，正确性维护是指发现了系统测试阶段未发现的错误而做的改正。这方面的维护工作量要占整个维护工作量的很大一部分。当然，我们发现的错误更加重要，它也影响了整个系统的正常运行，所以我们对其的维护工作也是随时进行的。有的错误非常重要，影响整个系统的正常运行，维护工作必须制定计划，进行修改，并且要进行复查和控制。

正常情况下，我们完成一个项目时需要对其以后的软件升级做好准备，这个步骤也可以叫做完善性维护，完善性维护是为了扩充功能和改善性能而进行的修改，主要是指对已有的软件系统增加一些在系统分析和系统设计阶段中没有规定的功能与性能特征。这些功能对完善系统功能是非常必要的。另外，还包括对处理效率和编写程序的改进，这方面的维护占整个维护工作的一大半，显然所占比重较大。同时，这一方面的维护也是关系到系统开发质量的重要方面，这方面的维护要有计划、有步骤地完成。

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本科生课程设计（论文）

第6章 总结

时间一点点的逼近了，耗时2周的课程设计即将结束，在老师的指导和自己的努力下我的课程设计也完成了。

在课程论文完成的过程中，更是走的很困难。完成了这篇论文之时，最深的感触就是时间紧张，专业知识很是缺乏，在此感谢帮助过我的人，没有他们的帮助，我是不可能顺利完成论文的。特别是感谢指导老师在完成整个毕业论文的过程中，给予我悉心的指导和帮助。老师的严谨的治学态度、勤奋的工作作风、平易近人的处世风范，给我留下了深刻的印象，将会在我今后的学习和生活中时刻影响我。

通过这段时间里的学习，我了解到了很多知识，也对软件开发的过程有了一个更深的了解，并且对程序的基本设计思路有了较深的认识。

通过这学期对火车车速监控系统的设计，我深刻的理解了“学以致用”这句话。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行”。学习任何知识，仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在本学期在课程刚学完之际，紧接着来一次课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对知识的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。理论联系实际是很重要的，空有理论知识而没有实际的动手操作是不会对理论知识有进一步的了解的。

本次系统的设计，我学到了很多东西，弥补了以前专业课所遗忘了的知识！锻炼了我主动学习的能力，与他人的合作能力。还从各种渠道还获得一定的资料加以研究学习，通过自己的独立动手设计电路的步骤，提高了我的综合能力。

在中国这个高速发展的国家，只有不断更新自己，不断的吸取知识的精华，才能在这现实而又充满排挤的社会生存下来！在这次的设计中，我发觉自己还有很多不足，还得不断的充电，以便使自己的能力再有所提高。

本人签字：

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本科生课程设计（论文）

参考文献

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