基于WinCE的双台面动态汽车称重装置仪表设计

摘要

动态汽车衡技术在我国已有多年的发展，已广泛应用在高速公路计重收费与超限检测系统中，其核心技术为系统中的核心装置电子称重仪表的软硬件开发与设计。在传统的称重仪表开发模式中，一直采用单片机作为主控核心驱动各功能模块的设计模式，其应用程序编写也一直采用针对不同单片机进行专门的软件编程模式，多使用汇编语言与C语言进行编写，硬件模块的底层驱动与软件模块的功能应用结合紧密，同时开发的程序只能适用于对应的单片机，不利于程序软件的模块化，不便于程序修改，研发效率不高，不便交流导致技术积累困难，同时软件程序质量也不能得到保证。针对该问题，本文总结前人的经验，提出了以最新一代的双台面称重系统作为应用平台，在此系统硬件基础上设计以工控主板为控制核心，嵌入WinCE操作系统，基于WinCE操作系统的双台面动态称重装置仪表。仪表硬件使用工控主板作为控制核心，MCGSE组态显示屏作为显示模块，使用C++语言在EVC环境下进行模块化编程，配合仪表各功能部件实现系统电子称重仪表功能。
　　 本文的主要内容如下:
　　 第一，论述了动态车辆称重系统及仪表的研究背景及意义，详细介绍了国内外相关领域研究状况、发展现状以及未来的发展趋势。
　　 第二，介绍了双台面动态汽车衡系统的称重原理、组成部分、组织结构，并详详细介绍了动态称重仪表的硬件结构及功能模块组成部分。
　　 第三，详细论述了基于WinCE操系统的应用程序的模块化设计及实际问题应对策略，并针对双台面称重系统中的传感器数据进行系统分析，提出有效的处理方法;同时简述了仪表显示控制模块的MCGSE组态设计。
　　 第四，将设计仪表应用于实际工程项目，并验证期仪表的功能实现。
　　 第五，结合本动态称重装置仪表的设计过程与实际现场测试结果，总结本装置仪表的设计经验，展望未来动态称重装置仪表的设计。
　　 本文的主要创新点如下:
　　 第一，将嵌入式WinCE操作系统引入到动态称重装置仪表设计中，实现了编程模块化，实现了应用软件层与硬件层的分离，增强了系统稳定性，提高了应用软件的移植性与开发效率，利于代码重用与技术积累。
　　 第二，针对最新研制的双台面称重平台的结构，详细分析了其传感器数据并提出对应的数据处理方法，同时针对双台面结构设计动态过车逻辑。
　　 第三，根据现场问题经验，设计并使用各类问题应对策略，提高了系统可靠性与可维护性。
　　 本设计的仪表已应用于实际项目工程，在山西省高速公路收费站使用运行正常，称重准确，系统稳定性与可靠性明显增强，轴型识别率高达99％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 动态车辆称重系统及仪表的国内外现状

1．3 动态车辆称重装置仪表当前存在问题及未来发展方向

1．5 本课题的主要工作和技术方案

1．6 本文结构安排

1．7 本章小结

第二章 双台面动态车辆称重系统构成及仪表结构

2．1 双台面系统与单台面系统结构对比与仪表逻辑设计

2．1．1 单台面称重系统结构与仪表逻辑原理

2．1．2 双台面称重系统结构与仪表逻辑设计

2．2 双台面动态汽车称重系统结构部件

2．2．1 双台面称重平台

2．2．2 轮轴识别器

2．2．3 车辆分离器

2．2．4 辅助车辆分离器

2．3 双台面动态车辆称重装置仪表硬件结构设计

2．3．1 仪表硬件设计方案及系统结构

2．3．2 外围电路模块的设计

2．3．3 仪表外观与成型设计

2．4 双台面动态车辆称重系统的运动分析

2．5 本章小结

第三章 基于WinCE系统的仪表应用软件设计

3．1 嵌入式WinCE系统概述

3．1，1 WinCE操作系统

3．1．2 WinCE应用软件开发环境

3．1．3 WinCE系统在动态称重仪表中的应用优势

3．2 仪表对称重传感器数据分析与软件处理

3．2．1 双台面传感器原理

3．2．2 称重传感器数据采集

3．2．3 称重传感器滤波处理

3．2．4 有效称量段的选取及单轴重的计算

3．2．5 车辆的有效轴的判断与选取

3．3 仪表程序各功能模块编程实现

3．3．1 应用软件的开机自启动配置

3．3．2 系统参数表的文本方式存取

3．3．3 操作显示模块串口实现Modbus通讯

3．3．4 AD数据采集实现

3．3．5 秤台状态判断

3．3．6 秤台置零与标定

3．3．7 车辆上下秤判断与方向判断

3．3．8 车辆轴型识别原理与编程实现

3．3．9 与车道收费软件串口数据通讯

3．4 仪表显示控制屏组态编程

3．4．1 基本窗口

3．4．2 内码查看

3．4．3 开关量状态查看

3．4．4 用户管理

3．4．5 仪表基本参数设置

3．4．6 波特率、时间设置

3．4．7 仪表置零与标定

3．4．8 查看轴型编码

3．5 仪表故障应对策略与可靠性设计

3．5．1 应用软件自恢复启动策略

3．5．2 单一台面损坏容错运行策略

3．5．3 测轮器损坏容错运行策略

3．6 本章小结

第四章 仪表现场测试及结果

4．1 仪表现场测试及过程验证

4．2 测试结果与结论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文