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通用动载荷实验装置的研制

2020-12-02阅读(579)

通用动载荷实验装置的研制

论文摘要

本课题根据实际的理论力学和材料力学的实验需求,采用先进的ARM微型计算机技术并配合高速数传USB通信技术,通过选择业界最快通道周期率/最低等待时间的24位模数转换器ADS1258,开发了一套通用动载荷实验装置。该设备具备完成等幅交变载荷加载实验、结构振动特性实验、结构扫频实验、共振与减振等实验的能力。本文针对基于嵌入式微处理器LPC2210以及实时操作系统μC/OS-II环境的通用动载荷实验装置的研制,探讨了系统设计中的若干关键技术。首先对应变的测试原理、动载荷实验装置的工作原理以及系统实现方案等几部分作了总的论述,然后再细分到每个功能模块的设计上,包括主控板的硬件设计、软件设计等。本文详细介绍了μC/OS-II以及ARM等的相关内容,并对ADS1258模数转换芯片作了全面介绍。PC端的工作主要在于USB驱动的编制,本文就此重点介绍了Windows 2000/XP下的WDM驱动模型以及USB1.1协议,并利用DriverWorks编制了USB驱动程序,并完成了相关应用程序的编制。最后配合等强度梁完成了相关应变数据采集实验来验证本设备的功能及性能,达到了预期目标。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题的研究背景
  • 1.2 动载荷实验装置
  • 1.2.1 加载装置
  • 1.2.2 电阻应变仪
  • 1.3 国内外发展现状
  • 1.4 课题的研究内容
  • 第二章 动载荷实验装置的总体方案设计
  • 2.1 引言
  • 2.2 应变测试原理
  • 2.2.1 电阻应变片的工作原理
  • 2.2.2 电阻应变片的测量电路
  • 2.3 系统总体结构
  • 2.4 动荷系统的方案设计
  • 2.5 系统设计主要技术指标
  • 第三章 基于ARM 动荷装置的嵌入式硬件设计
  • 3.1 引言
  • 3.2 ARM 微处理器概述
  • 3.2.1 ARM7 系列微处理器特点
  • 3.2.2 ARM 微处理器的应用选型
  • 3.3 基于LPC2210 微处理器的系统主控制器设计
  • 3.3.1 LPC2210 微处理器简介
  • 3.3.2 基于LPC2210 的系统主控制器硬件平台体系结构
  • 3.3.3 存储器扩展模块
  • 3.3.4 USB 接口模块
  • 3.3.5 电机驱动模块
  • 3.3.6 外围通用模块
  • 3.3.6.1 电源电路
  • 3.3.6.2 系统时钟电路
  • 3.3.6.3 调试与测试接口
  • 3.3.7 其他部分
  • 3.4 系统测量单元的硬件设计
  • 3.4.1 ADS1258 介绍
  • 3.4.2 传感器信号采集电路设计
  • 3.4.3 参考电源以及供桥电路设计
  • 第四章 装置端系统软件设计
  • 4.1 引言
  • 4.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-II 及其移植
  • 4.2.1 嵌入式操作系统μC/OS-II 简介
  • 4.2.1.1 任务
  • 4.2.1.2 任务调度
  • 4.2.1.3 μC/OS-II 中的中断处理
  • 4.2.2 μC/OS-II 的移植
  • 4.3 ARM 主控制器的软件规划设计
  • 4.4 USB 系统软件设计
  • 4.4.1 USB 协议介绍
  • 4.4.1.1 USB 系统构成
  • 4.4.1.2 USB 设备的枚举过程
  • 4.4.1.3 USB 总线传输协议
  • 4.4.2 USB 固件程序的软件编制
  • 4.5 AD 数据采集软件设计
  • 4.5.1 ADS1258 通信协议介绍
  • 4.5.2 LPC2210 SPI 模块介绍
  • 4.5.3 数据采集软件编制
  • 4.6 直流电机控制软件设计
  • 4.6.1 LPC2210 PWM 模块介绍
  • 4.6.2 电机控制软件编制
  • 第五章 上位机PC 端系统软件设计
  • 5.1 引言
  • 5.2 Windows 2000/XP 下WDM 驱动程序模型
  • 5.2.1 DriverWorks 驱动开发工具介绍
  • 5.2.2 WDM 驱动程序介绍
  • 5.2.3 WDM 设备驱动程序结构
  • 5.2.3.1 驱动程序入口点和回调例程
  • 5.2.3.2 创建设备
  • 5.2.3.3 IRP 处理
  • 5.2.3.4 即插即用
  • 5.2.4 应用程序对WDM 的通信
  • 5.3 Windows XP 下USB 驱动程序开发
  • 5.3.1 USB 驱动模型
  • 5.3.1.1 USB 驱动模型介绍
  • 5.3.1.2 USB 编程类函数
  • 5.3.2 USB 驱动程序开发平台的搭建
  • 5.3.3 利用DriverWorks 进行USB 驱动程序的开发
  • 5.4 上位机应用软件的编制
  • 5.5 数据处理与分析
  • 第六章 实测数据分析
  • 1.修正校准实验
  • 2.周期动态应变测试实验
  • 第七章 课题总结与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表的主要论文

    • 相关论文文献

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