沥青路面层间检测仪器测控系统开发

论文摘要

随着我国交通运输的发展,高速公路里程的不断增加,路面早期破坏现象也越来越突出。这些现象主要包括路面的层间滑移、拥包和车辙等。相关研究表明,这些早期破坏是由于层间剪应力过大、层间接触面粘结强度不足而造成的。因此,在层间粘结层施工结束后必须对路面层间进行检测,通过抗剪强度和抗拉强度以便及时发现薄弱部位,并实施补强措施,从而保证施工质量。本课题开发了一套基于LabVIEW和单片机的沥青路面层间检测仪器测控系统。通过CP2102USB桥接芯片实现下位机与上位机的串行通信。选用TI公司的MSP430F149单片机可方便实现4通道力和4通道位移的同时采集。采用图形化的编程软件LabVIEW开发上位机软件,不仅开发周期短,而且系统功能易于扩展。考虑到检测的户外性,本系统采用蓄电池供电,不仅方便携带,而且大大减少了外来干扰。本文简要阐述了机械系统的结构与工作过程,重点介绍了测控系统的硬件和软件的研究与开发。基于虚拟仪器的沥青路面层间检测系统功能强大,易于扩展和升级；操作界面友好直观,操作简单；系统抗干扰能力强,在室内和户外都能进行检测；测试效率高,能进行数据的实时分析与处理。经实际使用后,发现能很好的满足检测要求。通过对大量试验数据的总结和分析,可以提出沥青路面层间粘结层技术性能的评价标准,对以后粘结层的设计具有积极而重要的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第二章 检测仪器机械部分结构及工作原理
• 2.1 剪切仪简介
• 2.1.1 剪切仪的用途
• 2.1.2 剪切仪的主要结构
• 2.1.3 剪切仪的主要特点
• 2.2 拉拔仪简介
• 2.2.1 拉拔仪的用途
• 2.2.2 拉拔仪的主要结构
• 2.2.3 拉拔仪的主要特点
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统硬件设计及实现
• 3.1 系统总体方案设计
• 3.2 单片机微处理芯片的选择
• 3.2.1 MSP430系列单片机简介
• 3.2.2 MSP430F149单片机结构
• 3.3 USB接口芯片的选择
• 3.3.1 CP2102芯片简介
• 3.3.2 CP2102接口电路设计
• 3.4 其他电路设计
• 3.4.1 电源电路的设计
• 3.4.2 晶振电路的设计
• 3.4.3 复位电路的设计
• 3.4.4 按键电路的设计
• 3.4.5 信号调理电路的设计
• 3.4.6 JTAG接口电路的设计
• 3.5 步进电机及其驱动器的选择
• 3.5.1 步进电机的选择
• 3.5.2 步进电机驱动器的选择
• 3.6 系统的硬件抗干扰设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 系统软件设计及实现
• 4.1 单片机程序设计
• 4.1.1 IAR Embedded Workbench开发环境简介
• 4.1.2 初始化程序设计
• 4.1.3 A/D转换程序设计
• 4.1.4 步进电机控制程序设计
• 4.1.5 串口通信程序设计
• 4.1.6 按键程序设计
• 4.1.7 系统的软件抗干扰设计
• 4.2 上位机应用程序开发
• 4.2.1 上位机开发工具
• 4.2.2 LabVIEW编程软件
• 4.2.2.1 LabVIEW简介
• 4.2.2.2 LabVIEW的特点
• 4.2.2.3 LabVIEW的应用
• 4.2.3 测控系统的软件总体结构
• 4.2.4 用户界面设计
• 4.2.5 数据采集模块
• 4.2.6 电机控制模块
• 4.2.7 数据显示模块
• 4.2.8 数据管理模块
• 4.2.8.1 数据保存
• 4.2.8.2 数据分析
• 4.2.8.3 数据回放
• 4.2.8.4 生成报告
• 4.2.9 参数设置模块
• 4.3 本章小结
• 第五章 沥青路面层间检测仪实际使用效果
• 5.1 试验方法与步骤
• 5.2 实际使用效果
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ 数据采集卡原理图
• 附录Ⅱ 数据采集卡PCB图
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢