基于Small RTOS51的動(dòng)態(tài)汽車稱重儀表的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，國(guó)家在交通建設(shè)上的投資也越來(lái)越大，僅山西省2008年交通建設(shè)投資規(guī)模就達(dá)220億元。由于利益的驅(qū)使，各地車輛超限超載現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致對(duì)道路的破壞嚴(yán)重，甚至壓斷橋梁，阻斷交通，造成了不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失。此類現(xiàn)象，不但導(dǎo)致公路橋梁使用壽命大大縮短，而且增加了國(guó)家在道路維修上的費(fèi)用，造成了巨大浪費(fèi)。為此安裝汽車衡對(duì)車輛加以計(jì)量和限載，可以有效控制超載。此外，利用汽車衡的監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以有效評(píng)估公路、橋梁的服役安全狀態(tài)。在眾多汽

2、車衡中，動(dòng)態(tài)汽車衡作為一種有效的車輛計(jì)量與超載管理手段，由于其稱重過(guò)程簡(jiǎn)單、精度較高，且不易阻塞交通等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)為國(guó)家采用，并取得了很好的效果。動(dòng)態(tài)汽車衡中的關(guān)鍵部分是動(dòng)態(tài)稱重儀表，又稱動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)，它是一種軟硬件結(jié)合的平臺(tái)。動(dòng)態(tài)稱量精度、汽車的通過(guò)速度是其性能指標(biāo)中最重要的，它標(biāo)志著公路動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的技術(shù)水平的高低。動(dòng)態(tài)汽車稱重系統(tǒng)在我國(guó)已有多年的發(fā)展。其核心技術(shù)一稱重儀表的研究與開(kāi)發(fā)格外受人關(guān)注。縱觀前人的研究，有的用PC機(jī)或DSP

3、作為硬件平臺(tái)，有的用嵌入式LINUX操作系統(tǒng)做系統(tǒng)支持。這些方法要么成本過(guò)高，要么技術(shù)上實(shí)現(xiàn)困難。且由于缺乏對(duì)影響汽車動(dòng)態(tài)稱重的干擾因素作系統(tǒng)分析，未對(duì)檢測(cè)信號(hào)作深層次的處理，因此檢測(cè)精度和汽車通過(guò)速度的問(wèn)題一直未能得到很好地解決。
　　 本文首先對(duì)稱重本體——汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)力特性進(jìn)行了深入的分析與研究，并得出這樣一個(gè)結(jié)論：汽車的振動(dòng)是影響動(dòng)態(tài)稱重效果的關(guān)鍵因素，要想使靜態(tài)軸載比較準(zhǔn)確的反映出來(lái)就必須根據(jù)振動(dòng)產(chǎn)生的原因有效的

4、減緩和消除振動(dòng)。
　　 其次對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，選擇有效的采樣數(shù)據(jù)區(qū)域。動(dòng)態(tài)稱量時(shí)，輪軸通過(guò)稱重臺(tái)面過(guò)程中，由于上下秤臺(tái)時(shí)以及經(jīng)過(guò)秤臺(tái)表面時(shí)的抖動(dòng)所帶來(lái)的干擾，導(dǎo)致很多采樣值大大偏離輪軸重量的真實(shí)值。這樣系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)不僅有真實(shí)軸重?cái)?shù)據(jù)，還有輪軸沒(méi)有完全駛?cè)敕Q重臺(tái)面時(shí)采集到的無(wú)效數(shù)據(jù)。為了提高計(jì)算精度，必須去除此類無(wú)效數(shù)據(jù)。
　　 接下來(lái)在研究了多種方案后提出了一種FIR算法有效地解決了稱重精度的問(wèn)題。將截取后的有效

5、數(shù)據(jù)進(jìn)行FIR數(shù)字濾波，這樣就有效的消除了由于汽車振動(dòng)而引起的干擾信號(hào)。這里還重點(diǎn)講述了FIR算法的基本原理，推導(dǎo)了其中所有的重要公式，并且對(duì)幾種窗函數(shù)做了比較，闡明了加窗函數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。在這里還給出了實(shí)現(xiàn)FIR算法的結(jié)構(gòu)圖。
　　 最后根據(jù)實(shí)際需要了設(shè)計(jì)硬件電路。包括數(shù)據(jù)單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通訊電路的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)和看門(mén)狗電路設(shè)計(jì)。并設(shè)計(jì)了基于Small RTOS51嵌入式操作系