基于C8051F020的轨道车辆动态称重系统研究

论文摘要

随着我国国民经济的迅速发展,铁路运输的需求越来越高,对铁路运输货物的重量计量提出了高精度、高效率的要求。轨道衡是安置在铁轨上的轨道车辆重量计量装置,轨道衡按称量方式来分可以分为静态轨道衡和动态轨道衡,静态轨道衡计量静态停于秤体上的列车重量,计量精度较高,但计量速度受到限制;动态轨道衡可在一定车速限制条件下称量列车重量,计量速度较高,因此动态轨道衡技术得到了快速发展,但是动态轨道衡成本较高,一般需要对原有的轨道面进行施工,应用场合受到限制。因此研究一种便捷的轨道车辆动态称重设备具有重要的应用价值。本文设计了一种新型动态轨道车辆称重传感器,它无需改动原有的轨道,通过支撑装置固定于两钢轨内侧,即可进行动态称重;采用C8051F020单片机进行动态称重系统的设计,实现轮重信号的采集与处理、显示打印、存储查询等功能;研究了基于C8051F020单片机的动态称重软、硬件开发技术;并对轨道车辆动态称重数据处理及精度进行了分析。本系统具有重量轻、成本低、安装方便、适用范围广等优点,可用于轨道车辆的设计及运营部门。本文在对轨道车辆称重设备综述的基础上,论述了基于C8051F020单片机的动态称重系统总体方案,详细阐述了系统软、硬件的开发过程及设计。主要内容包括以下几部分:(1)轨道车辆动态称重传感器的设计;(2)传感器信号调理电路及系统供电电路的设计;(3)C8051F020单片机系统及外围接口电路的设计;(4)系统软件设计;(5)动态称重数据处理方法及精度分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 系统总体方案设计
• 1.1 系统的总体设计
• 1.2 系统各模块主要功能简介
• 1.2.1 传感器及信号调理模块
• 1.2.2 单片机主控系统
• 1.2.3 存储器模块
• 1.2.4 时钟日历芯片的选择
• 1.2.5 键盘、液晶显示及打印模块
• 1.2.6 电源模块
• 1.3 基于C8051F020 单片机的动态称重系统的特点
• 本章小结
• 第二章 动态称重传感器的设计
• 2.1 传感器的选择
• 2.2 传感器弹性体设计
• 2.3 传感器内部电路原理
• 2.4 传感器固定装置设计
• 2.5 动态称重传感器的性能参数
• 本章小结
• 第三章 动态称重信号调理及电源电路设计
• 3.1 称重信号放大电路
• 3.1.1 仪表放大器原理
• 3.1.2 AD623 放大电路
• 3.2 滤波电路设计
• 3.3 系统电源电路设计
• 3.3.1 10V 供桥电压设计
• 3.3.2 系统供电设计
• 本章小结
• 第四章 C8051F020 单片机系统及外围接口电路
• 4.1 C8051F020 单片机
• 4.1.1 C8051F020 单片机简介
• 4.1.2 C8051F020 内部资源
• 4.2 A/D 转换
• 4.2.1 ADC 的精度与通道
• 4.2.2 参考电平
• 4.2.3 中断数据采集触发
• 4.2.4 C8051F020 ADC 在系统中的应用
• 4.3 存储器扩展
• 4.3.1 外部RAM 扩展
• 4.3.2 AT24Cxx EEPROM 扩展
• 4.4 接口电路设计
• 4.4.1 键盘电路设计
• 4.4.2 液晶显示接口电路
• 4.4.3 打印机接口电路
• 4.4.4 串行通信接口电路
• 4.4.5 USB HOST 接口设计
• 4.4.6 时钟电路设计
• 本章小结
• 第五章 动态称重系统软件设计
• 5.1 软件设计原则与编程方法
• 5.1.1 软件设计原则
• 5.1.2 软件编程方法
• 5.2 系统的功能介绍
• 5.3 系统主程序设计
• 5.3.1 系统的初始化
• 5.3.2 中断数据采集程序设计
• 5.3 接口驱动程序设计
• 5.3.1 键盘接口程序设计
• 5.3.2 液晶显示接口软件设计
• 5.3.3 SMbus 读写EEPROM 的程序设计
• 5.3.4 时钟管理程序设计
• 5.3.5 打印机串行通信程序设计
• 5.3.6 USB 接口程序设计
• 本章小结
• 第六章 动态称重系统精度分析及抗干扰措施
• 6.1 车辆系统动态称重的数学模型
• 6.2 影响动态称重精度的干扰因素及解决措施
• 6.2.1 干扰因素
• 6.2.2 解决措施
• 6.3 数据处理方法及分析
• 6.3.1 数据采集
• 6.3.2 数据滤波
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 硬件原理图
• 附录B PCB 图
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢