基于TMS320F240的红外线设备远程报警系统设计与实现

3．2 探头检测模块

　　这部分模块主要目标是检测探头大列波形；定标值以及探头位置；检测探头供电箱，及辅机的各种电压；检测磁头状态；检测供电、上电、掉电、异常复位；检测探测站与中心的信道状态及环温、箱温等情况。采集二路下探波形，64点采样，采集密度一样，采集长度增加一倍，即提前半个轴箱开始，延后半个轴箱结束；通过RS 485口上传主机探头位置，对于检测红外线设备轴温是否正常具有决定性意义，由于轴温探测设备安装在铁轨旁边，由于震动等原因，经常发生偏转，导致红外线设备检测波形不正确，探测轴温出现偏差，传统检测方法是采用三角尺测量，用香头在三角尺上放置热源，对比红外线探头波形校准，这种方法测量复杂，精确度较低。
　　采用电子罗盘可较好地解决这个问题，电子罗盘是测量方位角(航向角)比较经济的一种仪器，本系统采用TDCM3电子罗盘传感器模块，TDCM3电子罗盘由美国Precision Navigation生产。模块封装了一个三轴磁强计和一个高性能的两轴倾斜计，可以同时输出俯仰和滚动角，以及三维的磁场测量值。以前所有的罗盘都必须保持水平才能保证精度，因而只能采用一种笨拙的万向节，或再加上液体的方法来保持传感器的水平状态。TDCM3则使用了一个高性能的倾斜计(倾斜传感器)，允许微处理器在数学上改正倾斜角，因此，它是一种消除了机械常平架的电子罗盘。TDCM3电子罗盘对水平方向的角度测量为360°，同时，按照可测量倾斜角度范围，又分为20°，50°，80°。电子罗盘的数据输出可以是RS 232或RS 485标准的数据字符输出或者模拟输出，并且可以由主控计算机发出控制指令，来控制TD-CM3电子罗盘输出数据的种类、格式以及工作方式。

　　完整的TDCM3电子罗盘的数据输出为：

　　$C<compass>P<pitch>R<roll>X<Bx>Y<By>Z<Bz>T<temp>E<error code>校验和<cr><1f>

　　数据中包含有罗盘角度C，载体的倾斜角P和横滚角度R，各向的磁场强度X，Y，Z，在开始校准好探头位置后，记录电子罗盘的数据输出，当俯仰角、方位角发生变化时，根据需要取用TDCM3电子罗盘提供的数据进行对比。如果变化超过一定范围，表明探头发生偏转，需要再次校准。

　　3．3 磁头波形电压检测模块

　　这部分模块主要目标是采集3路磁头波形，在触发处的位置需要保存，采集结果通过RS 485口与主机通讯。电压检测模块检测27路模拟电压；220V，交流值；异常复位。采集电压原理图如图3所示。

　　检测内容如下：


　　⑤2x背温输出：3．33-2．33 V

　　⑥2x保护门电压：±27 V

　　⑦2x探头噪声和峰值(在自检时采集)：Vp-p<25 mV

　　3．4 数据传输模块

　　系统在红外线探测点将数据通过MODEM发送至车辆段监控中心，中心计算机对数据可实时监控，根据红外线设备检修方法，可对红外线设备进行远端维护。数据传送主要采用TDK公司的TDK73M2901CL，它是一种高集成度的单片MODEM芯片，该芯片可以和8048或80C51单片机对接，接口电路简单；采用串行口数据传输；既可以同步方式又可以异步方式工作，包括V．22扩充超速；与CCITT V．22，V．21，BELL 212A，103标准兼容；具有呼叫进程、载波、应答音、长回环检测的功能。TDK73M2901CL具有32DIP封装，其引脚见图4。

　　TDK73M2901CL内部有4个寄存器可用于控制和状态的监视。其中，控制寄存器CR0用于控制电话线路上数据传输的方式；控制寄存器CRl用于控制TDK73M2901CL内部状态与单片机之间的接口；检测寄存器DR是一个只读寄存器，它提供了监视MODEM工作状态的条件；音调寄存器TR则用于控制音频信号的产生，在TR的控制下，MODEM可以产生DTMF信号、应答音信号和防卫音信号，还可以在MODEM启动和与对方联系过程中对RXD引脚进行控制。

　　寄存器名称、地址、数据位如下：AD2～ADO D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，控制寄存器CR0地址000，调制选择：O发送模式，其中：1100=FSK模式，包括发送允许、应答、始发模式；控制寄存器CRl地址001，数据发送方式：允许中断，包括旁路编码、时钟控制、复位操作、测试模式，其中：00=正常；检测寄存器DR地址010，包括接收数据、介码标志、载波检测、应答音、呼叫过程、长环检测等模式；若条件检测到为"1"，否则为"0"；音调控制寄存器TR，地址011，控制RDX包括发防卫音、发应答音、发送DTMF音模式，该四位对应1～16 DTMF信号。

　　接收端的MODEM按应答方式接线，单片机89C51平时处于巡回检测电话振铃信号的状态，一旦检测到该信号，则可将J2吸合，在2 s左右的沉默之后，启动MODEM发送应答音。双方经过简短的握手过程之后，89C51便将收到的对方代码存储至数据服务器。在发送完DTMF(拨号信号)之后，程序需要检测应答音、发送和接收握手信号、循环发送本机代码等内容。双方所用的通信程序框图见图5。