基于压电电缆的车辆动态称重系统设计

论文摘要

本文提出了采用多股压电电缆进行车辆动态称重的方案,并对方案进行了验证；详细研究了压电电缆的输出信号波形；构建了应用简便的多股压电电缆动态称重平板。完成了多次载荷动态测量实验,设计了适宜的信号平滑降噪处理方案,获得大量可用的实验数据；针对温度对压电电缆的输出结果影响较大的情况,设计了系统温度补偿方案；基于实验数据,通过系统辨识得到了车辆动态称重系统模型,并对实验模型进行了实验验证；通过实验总结了车辆轮胎中心通过承重板位置的改变对称重结果的影响。为了实现工程运用,设计了车辆动态称重系统的硬件电路；设计了基于AD823运算放大器的电荷放大电路、基于CY8C27243的模拟滤波电路和基于TLV1571的模数转换电路以及DSP与上位机之间的异步串口通信电路等。配合硬件电路,设计了CY8C27243的软件程序以及基于DSP的数据采集程序、信号处理程序以及串口通讯程序；为了方便用户读取数据,利用Visual Basic编制了数据采集界面；进行了实验调试,调试结果表明硬件电路和软件程序能够满足系统的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 相关领域研究和应用状况概述
• 1.2.1 国外车辆动态称重研究现状
• 1.2.2 国内车辆动态称重研究现状
• 1.3 本文所做的主要工作
• 2 基于压电电缆的车辆动态称重平板设计
• 2.1 压电电缆及其工作原理
• 2.2 压电电缆的股数对称重的影响
• 2.2.1 车辆动态称重实验系统
• 2.2.2 单股压电电缆输出波形研究
• 2.2.3 压电电缆的固有的属性对动态称重结果的影响
• 2.2.4 压电电缆多股实验数据
• 2.3 车辆的通过速度对压电电缆波形的影响
• 2.4 承重板的设计与安装
• 2.5 本章小结
• 3 车辆动态称重系统的模型建立
• 3.1 建立模型理论基础
• 3.2 实验设计
• 3.3 实验参数设置
• 3.4 实验数据获取
• 3.5 实验数据的平滑处理
• 3.6 实验数据的温度补偿
• 3.7 实验模型建立
• 3.8 信号频谱分析
• 3.9 车辆通行位置对称重结果的影响
• 3.10 本章小结
• 4 车辆动态称重系统硬件电路设计
• 4.1 核心处理器的选择
• 4.2 汽车动态称重系统的硬件电路总体设计
• 4.3 信号调理电路
• 4.3.1 电荷放大电路
• 4.3.2 信号的放大和滤波电路
• 4.4 AD转换电路设计
• 4.5 温度传感器
• 4.6 串口通信电路设计
• 4.7 电源设计和复位电路设计
• 4.8 时钟信号的连接
• 4.9 JTAG仿真口电路设计
• 4.10 DSP其他引脚连接
• 4.11 布PCB板注意问题
• 4.12 本章小结
• 5 车辆动态称重系统软件设计
• 5.1 PSoC软件设计
• 5.2 DSP软件设计
• 5.2.1 AD采集模块设计
• 5.2.2 信号处理模块设计
• 5.2.3 串口通讯设计
• 5.3 基于Visual Basic平台的数据采集界面设计
• 5.4 系统调试
• 5.4.1 硬件调试
• 5.4.2 软件调试
• 5.4.3 系统联合调试
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1