基于嵌入式网络的车辆自动称重控制系统研究

摘要

当前车辆自动称重系统大都采用计算机连接多个设备，读取称重仪表采集的称重数据，通过称重管理软件进行自动称重过程控制。称重现场一般包括车辆定位系统、称重仪表、电气控制系统、无线射频识别系统等，组成部分较多，一般需要设立磅房。因此在现场安装及产品成本控制上有较大的优化空间。
　　为了降低车辆自动称重系统的硬件成本，简化现场安装及计算机管理软件设计的难度，提高汽车衡称重精度，实现对不同称重现场的远程控制和管理，本文设计了基于嵌入式以太网通信的车辆自动称重系统。该系统能够实现车辆自动称量，可通过以太网实现设备联网，对设备进行远程控制。
　　本系统主控制芯片采用了意法半导体推出的STM32F407ZGT6作为控制核心，通过外接PHY芯片实现以太网通信功能。通过RS485与数字式称重传感器通信，获取传感器内码值，经过计算获取精确的重量值。本系统采用了组态串口工业屏，能够实现良好的界面和交互。将道闸、红绿指示控制，车辆位置检测等集成，实现了车辆的自动称量。软件功能设计采用了多任务操作系统μC/OS-Ⅱ，提高了系统运行的实时性，对不同的软件功能采用任务方式运行，易于后期维护及功能拓展。以太网通信程序采用了LWIP协议栈，降低了软件开发难度。在称重计算上采用了最小二乘法进行标定和修正，能够降低偏载误差，提高称重精确度。
　　本设计从功能需求开始入手，完成方案设计后，对硬件电路和软件功能进行设计开发，经过最终联合调试验证，本系统能够完成双向自动称重，称量精度满足电子汽车衡检定规程的要求，可实现远距离信息传输，通过信息共享，可实现多台称重系统的统一管理。本系统在自动汽车衡领域具备成本低、集成度高的优势，具备很好的使用价值和发展前景。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2 汽车衡的研究现状

1．3 本文研究方法及内容

2 车辆自动称重控制系统总体方案研究

2．1 车辆自动称重原理

2．1．1 车辆自动称重系统组成结构

2．1．2 车辆自动称重控制原理

2．2 车辆自动称重控制系统总体方案

2．2．1 系统总体结构

2．2．2 系统硬件方案

2．2．3 系统软件方案

3 车辆自动称重控制系统硬件

3．1 系统硬件总体结构

3．2．主控芯片选型及外围电路

3．3 系统电源电路

3．3．1 5V稳压电路

3．3．2 3．3V稳压电路

3．4 以太网模块电路

3．5 语音电路

3．6 扩展存储电路

3．6．1 扩展FLASH电路

3．6．2 扩展EEPROM电路

3．7 输入输出电路

3．7．1 输入电路

3．7．2 输出电路

3．8 RS232和RS485通讯电路

3．8．1 RS232通讯电路

3．8．2 RS485通讯电路

3．9 串口触摸屏

3．10 其他电路

3．10．1 按键电路

3．10．2 时钟电路

3．10．3 报警电路

3．10．4 JTAG电路

3．10．5 拨码开关电路

4 车辆自动称重控制系统软件

4．1 μC／OS-Ⅱ实时操作系统

4．2 μC／OS-Ⅱ移植

4．3 LWIP协议栈

4．4 LWIP在系统中移植

4．5 系统软件

4．5．1 任务分配

4．5．2 底层驱动编写

4．5．3 主控制任务

4．5．4 通信任务

4．5．5 称重任务

4．5．6 触摸屏任务

4．5．7 其他任务

5 车辆自动称重控制系统误差补偿

5．1 汽车衡偏载误差产生原因

5．2 角差修正原理

6 系统调试

6．1 硬件调试

6．2 软件调试

6．2．1 以太网通讯调试

6．2．2 DS1302调试

6．2．3 EEPROM调试

6．3 修正系数标定

6．4 修正模型试验验证

6．5 联合调试

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢