基于ARM的压电薄膜轴的车辆动态称重系统嵌入式研究与设计

摘要

WIM动态称重系统的研究对于保护公路的正常使用有着非常重要的经济利益和社会价值。针对我国公路WIM系统的研究现状和存在的问题，提出了新的思路、解决办法和改进措施，用以提高整个WIM系统的各项性能指标。 基于ARM的压电薄膜轴的车辆动态称重系统的嵌入式研究与设计，致力于提高WIM系统精度等各项性能指标，其采用了高新的软硬件技术，是一个比较有研究意义的课题。 本文首先从分析称重原理入手，提出了一个改进的系统整体设计方案，在该方案的前提下，通过不断地试验修改，搭建了一个基于Labview的现场模拟实验系统，为下一步研究和整个系统的实现打下了坚实的基础。本文所做的具体工作，概括起来有如下几点： 第一，简要地介绍了基于压电薄膜轴的WIM系统原理、影响因素以及课题研究的意义等； 第二，给出了系统整体设计方案，并设计了多个信号调理电路，诸如电荷放大电路，隔离电路以及滤波电路等； 第三，采用了32位的微处理器，并采用了一种比较完善的数据处理方法，提高了系统的软硬件技术，在此基础上研究设计了基于ARM-μgC/OS-Ⅱ的WIM嵌入式系统平台，完成了系统的软硬件设计、实现及操作系统移植； 最后，设计并实地进行了一个新的试验，即基于LabVIEW8.2的数据采集卡的现场模拟试验，给出了试验结果和分析。该试验方便于测量与数据采集，可得到较为精准的现场数据，为后续的数据处理打下了基础；

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第一章绪论

1.1课题研究目的、意义及背景

1.2目前国内外研究现状与发展趋势

1.2.1车辆动态称重系统技术的研究现状

1.2.2车辆动态称重技术的国内外发展展望

1.2.3车辆动态称重技术的发展趋势

1.3压电薄膜轴简介及其称重原理

1.3.1压电薄膜轴性能介绍

1.3.2压电薄膜轴的称重原理

1.4动态称重的影响因素

1.5本课题主要研究内容

1.6论文结构

第二章 动态称重系统硬件开发与实现

2.1 WIM系统方案设计

2.2 ARM微处理器概述

2.3 EasyARM2100硬件介绍

2.3.1 EasyARM2100的芯片资源

2.3.2 EasyARM2100实验板功能特点

2.4系统单元电路介绍

2.4.1电源电路

2.4.2复位电路

2.4.3晶振电路

2.4.4 JTAG接口电路

2.4.5 MAX3232串口通信电路

2.4.6 ADC实验电路

2.5称重信号数据预处理

2.5.1电荷放大电路

2.5.2模拟电路与数字电路的隔离

2.5.3未处理前的称重信号特点

2.5.4称重模拟信号滤波器的设计

2.6信号完整性设计

2.6.1信号完整性

2.6.2电源布线

2.6.3地线布线

2.7 WIM系统PCB板设计注意事项

第三章 动态称重系统软件设计

3.1动态称重系统试验数据采集与处理方法

3.1.1称重信号特点

3.1.2数据采集

3.1.3数据滤波

3.2系统程序框图

第四章嵌入式操作系统UCOS-Ⅱ的移植

4.1 UCOS-Ⅱ简介

4.2 UCOS-Ⅱ的移植

4.2.1 UCOS-Ⅱ系统结构

4.2.2关于头文件includes.h和config.h

4.2.3编写OS_CPU.h

4.2.4编写Os_cpu_c.c文件

4.2.5编写OS_CPU_A.S

4.2.6测试移植代码

4.3实时操作系统UCOS-Ⅱ在LPC2114上的移植

4.3.1 UCOS-Ⅱ BSP的编写

4.3.2 UCOS-Ⅱ任务堆栈初始化

4.3.3 UCOS-Ⅱ系统时钟管理

4.3.4具体应用方法

第五章现场试验及其结果分析

5.1基于LabVIEW的现场模拟试验数据采集与处理系统开发

5.1.1 LabVIEW简介

5.1.2实验目的及准备

5.1.3现场实验系统的软件设计

5.2实验过程及结果分析

第六章 总结及展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

致谢