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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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