机车车辆限界和建筑物接近限界是我国铁路运营的基本技术法规。铁路隧道限界是铁路建筑物接近限界中的一种。为了确保列车在隧道中行驶时有足够的行驶空间和行驶安全,在限界内,除了机车车辆和与机车车辆有相互作用的建筑物和设备外,其它建筑物和设备不得侵入。近几年来,伴随着电子技术和计算机技术的迅速发展,单片机在社会的各个领域得到了广泛的应用,因此,研究和设计一种以单片机为核心的铁路隧道限界检测仪器对于我国铁路运营的安全有着重要的意义。 本论文是在与实际需要相结合的情况下,论述了铁路隧道限界检测的原理、方法和过程,并在此基础上提出了一种基于AT89C51单片机系统的,集机、电、光于一体的智能化车载型铁路隧道限界检测仪器。本论文重点对隧道限界检测系统的硬件和软件设计进行了全面的论述。在硬件设计方面主要论述了检测系统外围器件的原理和选择、硬件功能模块的划分,并详细介绍系统扩展芯片的典型应用。在软件设计方面详细阐述了隧道限界检测仪装置级软件和检测软件的设计。之后,对系统硬件和软件设计的主要抗干扰技术进行了阐述,提高了系统的抗干扰能力。系统设计完成后,利用已设计的隧道限界检测系统搭建了一个实验系统,进行了相应的实验,并对实验数据进行分析,得出了系统的静态误差在0.3%之内、动态误差在2.0%之内。系统精度满足铁路隧道限界检测要求,从一定程度上验证了本设计的可行性。 本论文最后还指出系统中存在的一些不足以及能够改进的地方,并对铁路隧道限界检测仪的进一步研究提出了展望。