静态汽车衡系统——硬件部分_本科毕业论文设计.doc
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1、本科毕业设计(论文)题目:静态汽车衡系统硬件部分院 (系): 电子信息工程学院 专 业: 自动化 2012年 6月西安工业大学毕业设计(论文)任务书院(系) 电信学院 专业 自动化 班 080403 姓名 学号0804031311.毕业设计(论文)题目:静态汽车衡系统硬件部分 2.题目背景和意义: 随着工业生产和商业贸易的不断发展,称重技术越来越受到人们的重视。最近几年来,由于汽车应用的灵活性 工业界对汽车衡称重的需求有了很大的增长,成为对大宗散装货物进行快速自动称重计量的有效手段。 本题目拟采用单片机、称重传感器、模拟数字电子等技术,实现典型的静态汽车衡系统的数据采集、处理及显示,构成一个典
2、型的微处理器静态汽车衡称重系统。 3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标): 自主设计一个典型单片机系统,含以下部分及功能: I. 典型51内核的单片机系统(推荐采用Intel公司51系列、Atmel公司89系列、Silabs公司的C8051F系列)。 II. 四路差动输入前置放大电路。 III. 14-16位数据采集电路(必要时含采样保持)。 IV. 12位LED显示或LCD显示。 V. 系统键盘电路。 VI. 系统电源。 VII. 常规可靠性设计。 4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点): 毕业设计(论文)工作 年 月 日起至 年 月 日止 毕业设计(论文)进行地点:
3、未央校区教D楼217室 作为毕业设计,应完成以下工作: I. 熟练掌握专业电工、电子(模、数)技术。 II. 掌握静态汽车衡结构、工作原理等专业技术。 III. 熟练掌握MCS-51系列单片机工作原理及应用技术。(3月上旬前) IV. 系统硬件设计。 V. 借助PROTEL技术,绘出系统SCH、PCB图。 (4月下旬前) VI. 搭出系统硬件电路,在完成系统通电调试的基础上,进行系统联机调试。 (5月下旬前) VII. 写出毕业论文(电子版)。6月上旬前) 5.毕业设计(论文)的工作量要求: I. 论文(字数): 2-3万字 II. 外文翻译(字数): 5000字以上 实验(时数)*或实习(天
4、数): 20天 图纸(幅面和张数)*: SCH、PCB图(A4图幅4份以上) 其他要求: 参考文献(篇数): 15篇以上(含3篇以上外文 ) 指导教师签名: 年 月 日 学生签名: 年 月 日 系(教研室)主任审批: 年 月 日说明:1本表一式二份,一份由学生装订入附件册,一份教师自留。毕I-22 带*项可根据学科特点选填。摘要静态汽车衡系统硬件部分摘要随着国家经济的发展,公路线上交通量的不断增加也是国内路面荷载特征的变化趋势之一,尤其是超载现象十分突出。超载不但对道路造成很大磨损,而且对交通带来巨大压力。显然,随着国家经济的发展,公路线上交通量的不断增加,因此称重成为交通服务很重要的一个环节
5、。所以为了有效治理超限超载,对车辆的重量进行计量就显得十分迫切和必要。另外交通检查、计重收费和不停车收费系统的发展与应用,这些都需要对行驶的车辆进行准确的称重计量。本设计的题目是静态汽车衡系统信号处理、显示及键盘的硬件部分。系统主要是通过高精度的运算放大器把采集的称重传感器的微弱电压信号放大,经过A/D转换后把数字信号送入AT89S52单片机,经过单片机处理后把相应的结果送LCD数码管,从而显示出汽车的重量信息。关键词:单片机;称重传感器;数据采集Static truck systemhardware partAbstractAlong with the development of nati
6、onal economy, the increasing highway online traffic load characteristics of domestic pavement is one of the change trend, especially overload phenomenon is very outstanding. Not only for road creates great overloaded wear and tear, but to huge traffic pressures. Obviously, along with the national ec
7、onomic development, road traffic flow increase online, thus weighing become as transportation service is very important links.It is very urgent and necessary to weight the vehicles,in order to bring the overloading on vehicles under control effectively. In addition, the development and application o
8、f the system which include check traffic, heavy fees and not stop fees , needs to accurate measurement of the weight of all vehicles which travel on the road.This design is the subject of microprocessor-based static car value system signal processing, display and keyboard hardware. The work of the s
9、ystem describes as below. the weak voltage signal which get from the weighing sensor is ampliformed with high-precision operational amplifiers ,and the digital signal is conversed by the A / D converter, and then put it into AT89C52 Microcontroller, then the results of calculated signal which MUC de
10、livers to the corresponding Digital of the LCD which shows the weight of vehicle.Key Words: single-chip computer; weighing sensor; data acquisitionII主要符号表主 要 符 号 表Hz 赫兹C 电容R 电阻U 电压I 电流T 周期III目录目录毕业设计(论文)“中文摘要”I毕业设计(论文)“英文摘要”II主 要 符 号 表III1 绪论11.1汽车称重的意义11.1.1诱发了大量道路交通安全事故11.1.2严重损坏了路桥基础设施11.1.3导致了道路
11、运输市场的恶性竞争21.1.4造成汽车“大吨小标”泛滥21.1.5车辆尾气严重超标污染环境21.1.6对车辆本身造成巨大的损失21.2汽车静态称重系统的国外研究现状21.3本课题研究的主要内容31.4本章小结32 静态汽车衡系统的分析与设计42.1静态汽车衡系统的构成和原理42.2 静态称重过程的测量精度影响因素分析42.3静态汽车衡系统的设计思想52.4提高精度的设计方法与干扰因素的抑制思路52.4.1提高精度和抑制干扰因素的措施52.5本章小结63静态汽车衡系统硬件电路设计73.1称重传感器的选择与性能分析73.1.2电阻应变式称重传感器的性能分析83.2信号调理电路设计93.2.1信号放
12、大电路93.2.2信号组合电路113.3电源电路的设计133.4单片机典型系统电路的设计153.4.1 AT89C51简介153.4.2单片机的复位电路183.4.3 时钟电路183.4.4 JATG软件193.4.5单片机在系统中的应用203.5 A/D转换接口电路设计203.5.1 AD转换器的分类及选择203.5.2 AD976简介223.5.3 AD976的管脚说明233.5.4 工作过程及转换结果243.5.5 与AT89C51单片机硬件接口设计253.6键盘部分设计263.6.1键盘电路概念263.6.2按键功能介绍273.6.3键盘电路设计中要解决的问题273.7显示电路设计28
13、3.7.1 液晶显示简介283.7.2 1602简介293.7.3 1602管脚功能293.7.3 1602LCD的特性303.7.4 LCD1602的接线图303.8 通信电路303.8.1 MAX232 芯片介绍303.8.2管脚功能313.8.3 主要特点313.8.4 RS232与RS485的区别323.8.5 接线图323.9系统抗干扰设计333.9.1系统干扰原因333.9.2 单片机应用系统的硬件抗干扰设计333.10 本章小结344 结论354.1全文总结354.2设计过程的重点难点35参考文献36致谢37毕业设计(论文)知识产权声明38毕业设计(论文)独创性声明39附录40V
14、I1绪论1 绪论公路运输是货物运输的主要手段,因为公路运输可实现门到门的运输。在我国,公路运输占五大货物运输(公路、水路、铁路、航空和管道)总量的3/4。近几年来,伴随着交通运输业的迅猛发展,汽车超限超载运输现象越来越严重。超载超限运输严重破坏公路路面及其桥梁设施,引发道路交通事故,危及人民群众的生命财产安全,治理公路上的超限超载运输行为迫在眉睫。为了有效治理公路及汽车超载,对车辆的重量进行计量就显得十分迫切和必要,世界上有75%的货物需要经过称重这一环节。1.1汽车称重的意义多年来,国际上许多国家,公路车辆在运输货物时,普遍存在着超限超载现象,而且超限超载车辆占相当高的比例。据调查,德国超限
15、超载车辆达50%,美国40%-60%的大型载货汽车超限超载。近年来,我国道路运输车辆超限超载现象也极为普遍,在严重地区,几乎所有的货运车辆都存在不同程度的超限超载行为。货运部门通过改装车身、后桥和轮胎来大幅度提高货车的装载能力,使运输效率和经济效益得到很大的提高,但是超限超载却带来了一系列的重大危害。1.1.1诱发了大量道路交通安全事故据统计,70%的道路安全事故是由于汽车超限超载引发的,多于50%的重特大道路交通事故与超限超载有直接关系,汽车超限超载运输给人民生命财产造成了巨大损失,间接经济损失更是难以估量。1.1.2严重损坏了路桥基础设施超限超载汽车的荷载远远超过了公路和桥梁的设计承受荷载
16、,致使路面损坏、桥梁断裂,大大缩短公路的正常使用年限,使其不得不提前进行大修。交通部的实验表明,一辆超载100%的车辆,通过沥青路面一次所造成的破坏程度,相当于核定载荷的标准车辆走265次;通过水泥路面一次造成的破坏程度,相当于核定载荷的标准车辆走6.55万次。据有关专家介绍,载重10吨的货车超载一倍,对公路的破坏力相当于正常载重时的16倍;超载2倍,对公路的破坏力增加80倍。而且核定载重量越大的车辆,超载对公路的破坏越严重。一条设计使用15年的公路,如果行驶车辆超载1倍,其使用年限将缩短90%,即只能使用一年半。另一项科学检测表明,当车重增大至路面设计称重的两倍时,其对路面的损坏将增大到原来
17、的20倍左右。由于过量超载运输的碾压,2003年4月才建成通车的京珠高速公路乳源段在短短的8个月后即出现了路面车辙,京珠高速公路的大修被迫提早8年进行。每年全国公路因汽车超限超载而造成的损失超过300亿元,给国家造成了巨大财产损失42西安工业大学毕业设计(论文)1.1.3导致了道路运输市场的恶性竞争货车车主竞相压价承揽货源,以超限超载来获取利润,超的越多,赚的越多,形成了“压价-超限超载-运力过剩-再超限超载”的恶性循环。1.1.4造成汽车“大吨小标”泛滥为迎合车辆超限超载运输的需求,一些汽车生产厂商竞相生产“大吨小标”车,一些汽车改装厂和修理厂也纷纷非法改装车辆,影响了汽车工业的健康发展。1
18、.1.5车辆尾气严重超标污染环境由于超限超载车辆燃油系统负荷过大,尤其是燃油净化系统不能正常运转,燃烧不完全,尾气严重超标,致使车辆行驶过程中浓烟滚滚,有的甚至只见黑烟不见车,对公路两旁环境造成了严重污染。1.1.6对车辆本身造成巨大的损失超限超载运输对车辆的损坏十分厉害,据一位从事超限超载运输的车主介绍,由于超负荷运行,汽车每两个月要换10个轮胎,一个轮胎1700元左右,如果不超限超载、不出意外,轮胎每一年才一换一次。鉴于超限超载运输车辆所造成的巨大危害,有关部门和地方也先后开展了一系列治理超限超载工作,取得了一定成效。但是由于超限超载现象涉及面广,治理难度大,加之利益驱动,使超限超载现象成
19、为一个“顽症”,有“愈演愈烈”之势,所以有效治理超限超载迫在眉睫。1.2汽车静态称重系统的国外研究现状纵观世界车辆称重技术的发展历程,车辆称重技术的发展与完善和科技与铁路运输业的发展紧密相连。就称重装置的结构而言,车辆称重系统可分机械式和机电式两大类.机械式的称重系统是通过杠杆传动装置把被测质量和已知质量相比较实现称重的.机电式的称重系统是利用传感器把被测质量产生的作用力转变成电信号。再经过转换、放大、输入到计算机进行采集处理,由打印机直接将被测质量的重量打印出来。第一台带有加载与卸载设备的机械称重装置是1940年由德国率先研制定型的。车辆只能停在台面上实现静态称重,误差一般为千分之二到千分之
20、三。_这一阶段由40年代初期一直延续到60年代的中期。此间,大多数欧洲国家和美国车辆称重技术的发展和德国相似。我国,从八十年代开始引进和消化吸收国外的称重系统,同时也开始了对称重系统的研究。但是,引进的称重系统大都是国外的己经被替换下来的产品,存在着各种问题,比如传感器庞大等。国内研究较早的是重庆公路科学研究所,可以应用于公路自动化交通调查、轴载检测、限重执法等领域。山西计量测试研究所和太原工学院也联合开发出轴计量式汽车衡。特别是最近几年来,国内工业界对汽车衡称重的需求有了很大的增长,许多生产厂家和公司都相继推出了自己的汽车衡产品。电子汽车衡按传感器输出信号分类可分为模拟式汽车衡和数字式汽车衡
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