基于单片机控制的光栅式定位系统开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着中国城市化进程不断加快，市民为了方便出行，汽车的使用率大大增加。由于道路容量不足，导致了日益突出的交通拥挤问题。给市民造成了不便，甚至是不满的情绪，不利于交通安全。而且在交通拥堵的时候，汽车的发动机仍在消耗燃油，在一定程度上增加了能源浪费，同时会污染环境，不利于中国绿色发展、可持续发展。此外，在遇到突发的紧急状况时，难以开辟交通生命线。城市交通压力成为了限制城市发展的瓶颈。

缓解城市交通压力的方案有很多，其中较为可行的是发展城市快速公交和轨道交通。特别是轨道交通，具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，充分发挥公共交通的优势,促进城市交通与经济、社会、环境的协调发展，使其成为解决交通拥堵问题的理想方案。轨道交通在许多城市交通中已担负起主要的乘客运输任务。中国的轨道交通里程数位居世界第一，作为中国城市轨道交通建设的特点，不仅是需要建设的城市多、势头猛，还在于建设的类型多元化。中国正在形成以地下铁道为骨干、多种类型并存的城市轨道交通体系。

轨道交通控制系统的技术已经相当成熟，很多城市都实现了轨道交通的智能控制，定位系统是轨道车辆运行控制系统的重要组成部分。保障了列车的安全运行，准确反馈列车位置，实时精确的列车定位技术是实现城市轨道交通移动闭塞的前提,可以减少连发列车间隔时分,缩短追踪列车间隔时间,增加行车密度,提高线路输送能力,同时也有利于在车站实现定点停车,以便在站台设立屏蔽门,确保乘客安全。

2. 研究的基本内容与方案

光栅式定位系统检测部分由齿槽板和光电检测器两部分组成，控制部分利用单片机实现。信号放大部分采用二级运算放大器。模拟轨道车辆的运行，车辆上设有指示光栅，轨道上有标尺光栅，当列车移动时，激光入射到光栅上产生的莫尔条纹会随列车向相同方向移动。实际产生的莫尔条纹光场亮度符合正弦分布，由光电传检测器将光信号转换为电信号，一般输出为微安级的电流信号，经过运算放大器适当放大后，转换为正弦的电压信号，设置低通滤波器，滤除莫尔条纹信号中的高频噪声。此时，将正弦信号接入差分运放，得到两路相差90度的正弦信号，输入到单片机控制模块。将两路正弦信号作出一个有恒定线性关系的线性函数，经模数转换，将函数输出信号转换为数字信号，来判断列车运动的方向。同时使用单片机的计数功能，测量移动的光栅数目，来确定列车移动的距离。将测量结果送入数码管显示。

单片机控制系统采用89C52芯片，先在Proteus使用波形发生器，模拟出正弦的摩尔条纹信号，进行辨向和计数处理，仿真结果达到要求后，加入光栅传感器部分的电路，进一步调试。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需使用的器件和材料。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：完成整个光栅式定位系统系方案及相关仿真测试。

第7－9周：完成整个光栅式定位系统系的制作及调试。

4. 参考文献（12篇以上）

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[3]taketani, kaoru;funahashi, haruhiko;seki, yoshichika;hino, masahiro;kitaguchi,masaaki;otake, yoshie;shimizu, hirohiko m. moire fringes of cold neutronwith large divergence angle[j]. physica. b: condensed matter，2006，385-386：1222-1224