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车载压实度检测仪的软硬件系统模块设计与应用

时间: 2024-01-23 12:32:13 |   作者: 工业自动化

  压实度是指压实土的干密度与标准击实试验获得的干密度之比。在公路修筑中,路基、地基层、基层和面层都需要很好的压实,以达到一定的密实度,提高道路的承载能力,并防止沉陷、水分渗透等。而衡量路基压实质量的一个重要指标就是路基的压实度。通常,压实度每提高1%,基础承载能力就要提高10%。若是沥青混凝土路面,压实度每提高1%,承载能力和寿命可提高10~15%。压实工作的重要性显而易见。

  目前施工或检测部门一直采用的是传统的人工抽样方法来保证压实质量,这种方法不仅费时费力,而且还将造成路基的破坏。随着交通运输量的迅速增大,公路建设逐步发展,施工部门对压实度的检测提出了更高的要求。传统的压实度测量方法已经不能适应现代的施工要求,因此,研制开发一种快速、无损、定量的压实度检验测试仪器迫在眉睫。

  随着振动压路机压实工作的进行,土的密实度和弹性模量持续不断的增加,土与压实轮之间的相互作用力也不断增大,所以压实轮的加速度幅值也在不断增大,从而能够通过检验测试加速度幅值变化间接测出路基的压实状况。车载压实度检测仪是一台在线实时压实度检测计。它主要由以下几个部分所组成:加速度传感器、电荷放大器、A/D转换、单片机、液晶显示器以及通过RS-232串行口与车载式压实度检测仪相连的外部PC机。系统硬件组成如图1所示。

  这里选用Atmel公司生产的AT89S52单片机,其CPU采用与MCS-51兼容的结构和指令系统。

  AT89S52是一款带有8 kB可在线编程Flash存储器的低功耗、高性能8位CMOS微控制器。它采用Atmel的高密非易失存储制造技术并与工业标准的80C51指令集和引脚结构相兼容。片上的Flash存储器允许重复在线编程或通过传统的非易失编程器进行编程,省去了每次都要拔片烧片之烦。AT89S52还提供以下标准功能:8 KB的Flash存储器、256字节RAM、32根I/O引线、看门狗定时器、两个数据指针、3个16位定时器/计数器、一个六向量两级中断结构、一个全双工通讯端口、片内振荡器和时钟电路。上述这些功能可很好地满足系统硬件部分的设计要求。

  ADC0809是8位A/D转换器。对于振动压路机来说,其振动频率在30 Hz~50 Hz,根据采样定理可知:若连续信号xa(t)是有限带宽,即fa是有界的,则采样频率fs>2fa时的离散信号x(n)就确定了xa(t)。其中xa(t)的频率为fa,x(n)表示采样间隔为T的xa(t)的离散信号。参照实际工程应用系统的硬件资源,一般取fs=10fa。本系统振动压路机的振动频率范围在30 Hz~50 Hz,所以fa=500 Hz,即采样周期T=2 ms。而ADC0809完成转换大约需100μs,故能满足系统的要求。对于瞬时值响应的A/D转换器来说,所需的转换速率取决于所要求的转换和被转换信号的频率。在本系统中仅采集振动轮一路加速度信号,因此ADC0809可完全满足要求。

  在FPD(Flat panel display)器件中,LCD以其轻、薄、小、耗电低等优点而一枝独秀。为LCD配置驱动电路,可构成液晶显示模块LCM(Liquid Crys-tal Module)。它的基本组成元件除LCD、驱动电路外,一般还有连接件、背光源等。液晶显示模块同系统中的其他电路一样,具有简单的接口,并提供丰富的控制显示的指令系统,为整机的开发节约了时间。

  由于需要显示加速度变化曲线,故在此选择LCD点阵图形液晶显示模块。点阵式LCD的控制与驱动较复杂,随着大规模集成电路工艺的发展,现已有驱动电路芯片与控制电路芯片,还有的制作在液晶屏背面的线路板上,使LCD应用更方便。这里选用的是成都飞宇达实业有限公司提供的FYD12864-0402B液晶显示模块,其与AT89S52的接口电路如图2所示。

  单片机输出为TTL电平,要与RS-232进行接口,应在单片机AT89S52与PC机的接口之间进行电平转换。一般都会采用相应的TTL电平转换器就可以实现,常用的RS-232电平转换器件为MAXIM公司的MAX232。MAX232的电平转换电路如图3所示。其中,MAX232的11引脚和AT89S52的11引脚连接,MAX232的12引脚和AT89S52的10引脚连接,MAX2323的15引脚和AT89S52的20引脚连接。

  系统中AT89S52串口控制器SCON设置为50H,SM0、SM1分别为0、1,即为串行工作方式1,REN为1,即允许串口接收。另外,还应使AT89S52的中断允许寄存器IE的开放或禁止所有中断位EA为1,开放或禁止串行通道中断位ES为1,即允许串行口中断。AT89S52的并行口P0和P2分别作为8位数据的输入和输出口。P3口的输出作为数据锁存器和A/D的禁止和允许。下位机数据采集及发送程序流程图如图4所示。

  车载压实度检测仪最终通过液晶显示屏显示加速度变化曲线驱动控制模块。因此用户不必为编写复杂的驱动程序头疼,只需按照接口说明正确连接好电路,根据要求编写主程序就可以了。液晶显示程序流程图如图5所示。

  本仪器在实际在做的工作前,首先要对振动加速度的大小进行标定。实验证明,车载式压实度检测仪具有传统压实度检验测试仪器无可比拟的优势。具体体现在以下几个方面:

  (1) 快速性:车载压实度检测仪可以在线实时反映路基的压实状况,而传统压实度检测法往往是在采样之后进行人工分析,才能确定出当前路面的压实状况,往往造成工期延迟。

  (3) 准确性:传统的压实度检测的新方法仅可以测得有限点上压实度的数值,且具有很大的随机性,不能很好地反映整个压实区域的压实状况。而车载式压实度检测法则可以显示整个压实区域的压实状况。

  (4) 易操作性:传统的压实度检测法需要熟练的手工操作,包括挖坑、称重和测量含水量等,而车载压实度检测法则无须人工取样。

  相信随着现代化高速公路建设规模的逐步扩大和对路基压实质量发展要求的提高,车载式压实度检测仪一定会在未来的公路建设中得到更广泛深入的应用。

  1 前言 所谓嵌入式系统,即将应用程序和操作系统和计算机硬件集成在一起的系统。简而言之即软硬件一体化。这种系统具有小巧灵活﹑性能好价格低﹑自动化高﹑实时性强﹑专业性强等特点。嵌入式系统适合应用于人类工作与生活的所有的领域,最为典型的应用有机顶盒﹑数字应用﹑WebTV﹑ATM/POS机﹑多媒体手机﹑袖珍电脑﹑车载导航器﹑航空电子等等。嵌入式技术已深入人类生活和工作的方方面面,在娱乐,军事方面也有强大的应用潜力。 全球有四大操作系统:WinCE﹑Palm OS﹑EPoc和Linux以稳定﹑高效﹑易制定﹑易裁减﹑硬件支持广泛的特点,结合其免费﹑开源的特征在嵌入式操作系统中的地位逐渐重要。慢慢的变多的嵌入式,包括PDA﹑机顶盒

  开发 /

  1. 前言 目前,随着芯片技术及单片机功能的持续不断的发展和成熟,单片机技术已在工业测控系统中得到了广泛的应用。市场上出现了很多型号的单片机和相应的外围模块化产品,尤以8051系列和PIC单片机最为流行。功能强大的各种单片机的确减轻了控制管理系统设计人员的工作量,但它存在两个问题:其一,在选定单片机过程中没有考虑软硬件的综合设计,即只考虑了硬件的方便性,没有考虑与之相应的软件,所以在系统模块设计周期中,硬件与软件的设计过程分离且相互独立,在系统集成前没有交互作用;其二,在硬件选择过程中,没考虑系统开发周期及成本,往往需要购买专用的开发系统及编程器,开发人员还要花费一定的时间熟悉指令和仿真器,延长开发周期。显然,这种依据项目功能选择单片机

  平台技术 /

  臭氧发生器供电电源是臭氧发生器的重要组成部分,供电电源的电压、频率和波形是影响臭氧发生器效率的重要因素。发生器的结构、气源和冷却系统确定后,电源系统的性能与品质就成为影响发生器效率的关键。 1 系统硬件设计 在臭氧发生器供电电源的设计中,由于可控硅SCR在三相整流时产生的换流压降对输出电压平均值和电压波形都会产生严重影响。因此,在电源主回路的设计中采用大功率二极管整流取代SCR整流,使得整流电路输出的电压脉动很小,从而提高电源的稳定性和效率。   由于电源整流部分采用不可控的二极管进行整流,输出电压的调节就不能通过整流部分进行控制。因此,电源输出电压和频率的调节就只能通过逆变部分进行调节,即通过对逆变触发脉

  设计 /

  肌电是人体肌肉、神经兴奋产生生物电的结果。利用肌电信号可以达到很多目标,例如利用肌电控制假肢、肌电刺激治疗肌肉萎缩、在体育活动中诊断肌肉力量和肌肉疲劳等。表面肌电则是从人体皮肤表面通过电极记录下来的神经肌肉的生物电信号,具有无创性,操作简单的优点,有着广泛的应用前景。该系统检测接口人简单方便,易于让人接受,小型实用低功耗。下面主要介绍表面肌电检测与训练系统的下位机软件的设计与实现。 1 表面肌电检测与训练系统的总体设计     系统模块设计分前端模拟放大电路,AT91SAM7SE512下位机编程和上位机软件。     系统的主要技术环节由模拟前端、A/D采样、数据存储与显示、USB 2.0数据传输、无线数传、软件分析与反馈

  设计 /

  1、引言 高温测试仪大多数都用在加热过程中的温度跟踪测量和数据采集,通过对测试数据来进行系统分析,研究炉内的温度分布和温差变化规律,分析影响加热质量的重要的因素,对加热炉加热过程和加热制度来优化,提高加热质量,降低燃料消耗。 而在一些收集存储数据的系统,系统的电压可能变化不定或者突然断电,FM20L08就是针对这些系统能用来直接替换异步静态存储器(SRAM)而设计的存储器,也是Ramtron现有的最大容量的铁电存储器(FRAM),可以有效的进行无限次的读写操作。 使用FM20L08能够极大的节约电路板空间。使用FM20L08存储器的温度测试仪,兼具大容量数据存储、抗冲击、抗干扰、数据断电不丢失、实时采集速度高的特点。 2、铁电存储器

  设计 /

  1、 引言 压实度是指压实土的干密度与标准击实试验获得的干密度之比。在公路修筑中,路基、地基层、基层和面层都需要很好的压实,以达到一定的密实度,提高道路的承载能力,并防止沉陷、水分渗透等。而衡量路基压实质量的一个重要指标就是路基的压实度。通常,压实度每提高1%,基础承载能力就要提高10%。若是沥青混凝土路面,压实度每提高1%,承载能力和寿命可提高10~15%。压实工作的重要性显而易见。 目前施工或检测部门一直采用的是传统的人工抽样方法来保证压实质量,这种方法不仅费时费力,而且还将造成路基的破坏。随着交通运输量的迅速增大,公路建设逐步发展,施工部门对压实度的检测提出了更高的要求。传统的压实度测量方法已经不能适应现代的施工要求,

  设计与应用 /

  电梯系统的升降的方案 为了更有效的进行电梯控制,现在使用最左边的数码管表示电梯上升和下降状态,使用另外一个一个数码管表示电梯此时所在的楼层,使用按键来控制电梯上升或者下降的状态。在每层楼之后有必要进行判断上升或者下降。如果是在上升过程中,应先判断是否继续上升,然后在判断是否下降。如果是在下降过程中,应先判断是否继续下降,在判断是否上升。在上升改变为下降状态时,或者下降改变为上升状态时。数码管的状态应该相应改变 总体硬件设计 2.3按键系统设计 运用单片机的按键模拟电梯的楼层按键系统,可以在由一楼上升到八楼过程中,按下下降按键则能改变上升状态变为下降状态。然后在八楼到一楼的下降过程中,按下上升按键则能改变下降状态为上升状

  设计 /

  设计

  设计及应用 (余贵珍)

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