嵌入式动态车辆超重检测系统的研究与设计

摘要

汽车行业和科学技术蓬勃发展的同时，全国各地超限超载的现象日趋严重，引发了众多公路交通安全事故，严重损毁了道路公共设施，还导致PM2.5对大气环境的污染。动态车辆称重系统对交通管制与管理智能化的发展大有裨益。近几年专注于动态称重的企业有几十家，整车测量的动态汽车衡生产企业较少,精度较高，但工程成本高、施工难度大。轴测量的动态测量技术是当前的热门，但国内厂家的精度较差，使用效果一般，并且功能单一。因此，如何开发出精度较高、功能丰富、成本合理的动态车辆称重系统，对我国衡器产业的发展、交通管理水平的提高具有重要意义。
　　本文首先介绍了该课题的研究背景以及国内外发展现状，提出了课题研究的目标和意义。然后对动态车辆称重的工作原理和关键技术进行了深入细致的分析，为使称重仪表有较好性能，后期功能扩展方便，本课题研究设计了一套基于ARM9和Linux的嵌入式动态车辆超重检测系统。以ARM9为核心的最小系统是整个硬件系统的核心，而Linux内核则作为整个软件系统的后台保障。系统的总体方案框架采用分层的设计思想，分为硬件驱动层、操作系统软件层和应用软件层。
　　在理论分析中，通过对动态称重装置的数学建模，分析出称重信号的干扰噪声成分，探讨基于LMS算法的自适应FIR滤波器在本系统的应用，最终通过MATLAB仿真证明其能有效抑制参杂干扰，有助于提高采样精度。
　　在硬件电路的设计中，涉及总体框架的搭建、模块的划分与互联。系统硬件电路主要包括微处理器最小系统、电源电路、AD采样及抗干扰电路及其他辅助模块的设计。其中，电源电路模块和AD采样及抗干扰电路模块是设计的重点，这两个模块的设计好坏对系统的测量精度起决定性的影响。
　　在系统软件的设计中，本文采用了Linux操作系统，能提供较好的多线程调度策略和进程管理机制，便于实现多任务，内核可定制且运行稳定。首先简要讲述了U-boot和Linux内核的移植，完成系统软件平台的搭建。然后按照Linux驱动模型编写了系统所需的设备驱动。最后，结合嵌入式QT图形库设计了称重系统操作界面。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要内容及组织结构

第2章 系统总体方案设计

2.1 动态车辆称重系统的设计原则及技术指标

2.2 称重的基本原理及系统构成

2.3 系统关键技术点与解决方案

2.4 系统总体方案框架

2.5 系统硬件平台设计框架

2.6 系统软件平台设计框架

第3章 自适应滤波法在动态称重系统中的应用

3.1 车辆振动的数学建模

3.2自适应滤波器的设计

3.3 MATLAB仿真与分析

第4章 系统硬件平台的搭建

4.1 系统微处理器的选择

4.2 电源电路设计

4.3 AD转换及抗干扰电路设计

4.4 键盘接口电路设计

4.5 液晶显示接口及触摸屏电路设计

4.6 网卡接口电路设计

第5章 系统软件平台的设计与搭建

5.1 Linux在本系统的适用性

5.2 BootLoader的构建

5.3 Linux内核的配置与移植

5.4 根文件系统的使用

5.5 QT/Embedded平台的使用

第6章 基于Linux的系统软件开发

6.1 Linux设备驱动开发

6.2 QT图形用户界面的设计

6.3 模拟实验数据分析

第7章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 展望

致谢

参考文献