信号灯解码板与道岔解码板均包含解调电路、单片机和输出控制接口。采用光耦6N137作为解调电路的输入隔离，其最高切换速度为10Mbit/s，完全满足DCC解码要求。轨道中的DCC信号作为6N137的输入，其输出连接到单片机的RB口，如图7所示。单片机通过电平中断和58μs定时器一起完成DCC信号解码。单片机输出口的控制信号，经ULN2803达林顿管芯片功率放大后，实现信号灯点亮或道岔转辙机线圈上电。 图 5 调制电路 图 6 光耦解调 （6）区间编码模块的设计 区间编码板由前端触发电路和后端串/并入串出电路组成，实现对列车有无的1/0信号编码，其电路原理如图7所示。8路干簧管并行信号接入由两片RS触发器CD4044B的S1-S4口，并在每个端口处接10k限流电阻、100k上拉电阻和10nF消
抖电容；触发器的R口实现复位功能，在系统初始化时所有触发器的输出均复位为0；触发器的输出Q1-Q4接串/并入串出编码芯片CD4014B的P0-P7。CD4014B芯片的低级串入口支持低级编码板的数据输入口，低级的串出口接高级编码板的串入口，从而实现了多块编码板的级联功能。本文设计的区间编码板共有4块CD4044B触发器和2块CD4014B编码芯片，支持16路干簧管信号，在满足功耗及读取时间要求的前提下，最大可级联8块区间编码板，可实现128路干簧管信号的编码。 图 7 区间探测板原理图 (7) 485总线通信协议的设计 在485总线通信协议中，调制解调板作为主机工作，电脑接口板等作为从机工作。主机的程序定期轮询系统，查看是否有新从机设备挂载到总线。主机实现列车速度与方向、信号灯道岔等状态信息的存储，以及DCC信号调制功能。当从机向主机发送状态信息查询时，主机负责将对应的列车、信号灯等状态信息回馈给从机，当从机向主机发送控制命令时，主机负责将该命令调制为DCC信号加载到轨道。 （8）上位机的串口通信和界面设计 城市轨道交通运营安全模拟沙盘的上位机软件基于VS2008开发环境的MFC编写，软件通过串口向调制解调板发送查询或控制命令。本文采用通信控件MSComm
实现串口通讯，其串口初始化及数据收发过程如下： 1）串口初始化 ? 选择串口号；put__CommPort()； ? 设置通讯方式为：9600kbps，无校验，8位数据位，1个停止位；put_Settings()； ? 以二进制方式检取数据；put_InputMode()； ? 设置串口接收缓冲区中有多于或等于1个字符时将引发一个接收数据的OnComm 事件；put_RThreshold(1)； ? 设置接收全部数据；put_InputLen(0)； ? 打开串口；put_PortOpen(1)。 2）数据收发 串口每接收到一个字节数据后便触发OnComm事件，在该事件的消息响应函数中编写相关接收子程序。发送数据通过put_Output()子程序，将数据转换为Variant类，并进行COleVariant封装。发送完成后等待电脑接口卡应答确认接收指令或状态数据包，若在规定的时间内未收到应答数据则假设数据发送失败，重新进行数据发送。 3）上位机界面
图 8 上位机界面 3.4、项目创新点 1.本项目应用基于485总线的PIC单片机分布式列车模型控制系统，实现城市轨道交通运营安全模拟沙盘的模型列车控制，克服了采用工控机实施控制存在成本高、通用性差的缺点。 2.控制系统的结构遵循了分布式设计，包括：以调制解调板为主控站的串行总线多机通讯系统、分布式级联的区间编码系统以及信号灯道岔DCC信号解码系统。避免了场景内走线杂，系统可维护性强。 3.本项目遵循DCC标准数字电流信号，使得系统具有较强的兼容性。 四、预期研究成果 成果将是一套完整的火车模型沙盘仿真系统，包含该系统的布局规划书，控制系统设计开发书与程序清单，上位机控制软件。 项目应提交的成果包含以下几项： a 系统演示视频（包含火车沙盘场景，列车时间表调度、多列车闭塞控制原理、列车折返和入库等等） b自主开发的硬件控制系统