基于DSP的便携式压实度实时检测系统

摘要

本文首先分析了土的分类性质、压实原理和振动压路机的工作原理，结合“压路机--土”的二自由度振动系统数学模型，分析“压路机--土”系统，为压实度检测提供理论依据。 在现有压实度检测方法成果的基础上，设计出基于DSP的嵌入式系统模块，实现加速度、速度信号的采集、信号处理和传输，采用串口通信模式，实现上、下位机的通信。并开发CAN通讯接口，方便进行嵌入式系统的扩展。在Visual Basic开发环境下设计上位机软件系统，界面友好，实现了数据转储、显示及打印等功能。在检测算法上结合了数字信号处理的相关算法。最后分别利用Matlab和自制信号发生器进行了系统仿真和测试。 通过理论分析及试验结果证明此基于DSP的压实度检测系统设计是可行的，检测方法是合理的，基本可以完成检测路基压实程度的任务。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1引言

1.1 问题的提出

1.2 国内外压实度检测方法现状

1.3主要研究内容

2基于DSP的便携式压实度检测仪设计理论基础

2.1压路机压实度检测仪集成系统

2.1.1压实度检测仪集成系统示意图

2.1.2压实度检测仪的工作原理与影响因素

2.2土的基本构成、分类、压实特性及压实度

2.2.1土的基本构成

2.2.2土的分类

2.2.3土的压实特性

2.2.4土的压实原理

2.2.5压实度的概念

2.3振动压路机的数学模型及运动方程分析

2.3.1振动压路机的工作原理

2.3.2振动压路机—土数学建模

2.3.3振动压路机—土系统运动方程

2.4振动压路机加速度信号与压实度的关系

2.4.1振动加速度信号与土壤刚度的关系

2.4.2振动加速度信号与压实度的关系

2.5基于DSP的压实度检测仪系统概述

3基于DSP的压实度检测仪总体设计

3.1 系统CPU的选用和开发调试环境的建立

3.1.1下位机CPU的选用

3.1.2 DSP LF2812开发调试环境

3.1.3 DSP LF2812仿真器选用

3.1.4上位机的选用

3.2系统通信模块设计

4基于DSP的压实度检测仪检测模块实现

4.1检测模块概述

4.2速度信号的采集

4.2.1速度传感器

4.2.2霍尔传感器的原理

4.2.3速度传感器的选用

4.3振动加速度信号的采集

4.3.1振动加速度传感器

4.3.2压电加速度传感器的工作原理

4.3.3振动加速度传感器的选用

4.4落锤仪位移信号的检测

4.5下位机DSP检测系统硬件系统设计

4.5.1 A/D模块

4.5.2 SCI模块

4.5.3 eCAN模块

4.5.4电源模块

4.6检测模块抗干扰措施

4.6.1硬件抗干扰

4.6.2软件抗干扰

5基于DSP的便携式压实度检测仪算法分析与软件设计

5.1 动态连续检测模块的工作原理及算法分析

5.1.1动态连续检测的工作原理

5.1.2动态连续检测的算法分析

5.1.3模拟信号的离散化

5.1.4奈奎斯特采样定律

5.2上位机软件设计

5.2.1上位机串行通信系统编程

5.2.2上位机显示软件编程

5.2.3微型打印机及其软件编程

5.3下位机软件设计

5.3.1 A/D采集子程序及串口发送子程序

5.3.2 FIR数字滤波器的实现

5.3.3 FFT算法软件实现

5.3.4压实度计算

5.3.5串口配置程序和发送与接收子程序

6系统测试

6.1信号发生器试验

6.2仿真验证

7结论

参考文献

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