学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

嵌入式计算机多路高精度测力系统的研制

作　者: 李文琦
导　师: 郝迎吉
学　校: 西安科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 单片机 测力系统 高精度 CAN总线 RS485总线
分类号: TH823
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 18次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


针对实际测量中对多通道及高精度等应用的需求，研制了一种嵌入式计算机多路高精度测力系统，它集压力传感器信号变送、实时采集、大容量数据存储、串行计算机通信于一体，前端采集器基于8051F410单片机和18位高精度模数转化器FS511，实际采样稳定分辨率可以达到16位，与计算机之间通过CAN或RS485物理协议通信。该装置具有万分之一的分辨率、采集单元可存储数据2M字节、可以在一条串行总线上连接多达64个分机，内部定时钟表可连续运行100年不重复。课题总体由下位机设计和上位机设计构成，基于8051F410单片机的下位机包括硬件电路设计和软件程序设计。论文在理论上分析了被测量数据标定处理所需的修正方法，其中包括使用最小二乘法进行线传感器标定，利用对采集数据进行过采样和求均值的方法来提高ADC分辨率。下位机硬件采用C8051F410作为核心处理芯片，设计了信号采样电路、滤波电路、模数转换模块、数据存储模块、通讯模块电路等芯片外围电路，充分利用C8051F410内部集成的UART、定时计数器、SPI等功能模块，提高了电路集成度。在模数转换模块设计中使用台湾富晶公司的18位高精度模数转化器FS511。在通信模块设计中，通信口的物理协议可根据需要选择CAN总线或RS485总线，为现场监控与远程监测提供了方便。提供大量数据的存储，可以离线连续存储记录四天的数据，为便携式数据采集仪的应用创造了可能性。下位机程序主要实现对多路测量信号的采样以及采样数据的计算，其中包括利用过采样和求均值方法提高ADC分辨率。上位机设计是用户程序的开发，以可视化集成开发工具C++Builder作为开发平台，完成了多通道传感器标定处理程序、在线多通道数据显示、绘制了受力变化曲线、利用数据文件设计了数据存储保存和选择查询等功能。按上述方案设计的样机经过了电路制作与软件调试，在实验室对其进行了测试实验，实验结果表明该测力系统对参数的测量精度达到了设计参数要求。目前本测力系统已成功用于矿层开采后的地面沉陷和应力分析的实验平台中。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-11
  1.1 本课题研究的目的与意义  7-8
  1.2 测力系统的发展及现状  8-9
  1.3 本课题研究目标及研究内容  9-10
  1.4 本章小结  10-11
2 测力系统总体设计  11-13
  2.1 系统分析  11
  2.2 系统总体设计  11-12
  2.3 本章小结  12-13
3 数据采集部分精度设计  13-18
  3.1 最小二乘法在传感器标定中的应用  13-15
  3.2 用过采样和平均值提高 ADC 分辨率  15-16
  3.3 本章小结  16-18
4 基于 C8051F410 下位机设计  18-50
  4.1 下位机总体方案及技术指标  18
  4.2 采集箱硬件部分设计  18-43
    4.2.1 电源模块  19-20
    4.2.2 信号采集模块  20-23
    4.2.3 信号调理及数据处理模块  23-32
    4.2.4 数据存储模块  32-40
    4.2.5 数据通信模块  40-43
  4.3 下位机程序设计  43-49
    4.3.1 单片机内部资源分配  44-45
    4.3.2 数据采集程序的设计  45-48
    4.3.3 对上位机命令的响应  48
    4.3.4 通信协议  48-49
  4.4 本章小结  49-50
5 系统上位机软件设计  50-58
  5.1 开发平台的选取  50-51
  5.2 基于 C++BUILDER 软件设计的步骤与方法  51
  5.3 上位机设计  51-57
    5.3.1 上位机程序结构  52-53
    5.3.2 数据采集模块  53-55
    5.3.3 传感器标定模块  55
    5.3.4 数据浏览模块  55-57
  5.4 本章小结  57-58
6 测力系统性能试验与结果  58-60
  6.1 上位机性能测试  58
  6.2 测量数据精度分析  58
  6.3 测量数据温漂时漂分析  58-59
  6.4 本章小结  59-60
7 结论与展望  60-62
  7.1 结论  60
  7.2 研究展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-65
附录  65-67
攻读硕士研究生期间发表论文  67

相似论文

  1. 转轴径向跳动和转速实时检测光电系统的研究,TH822
  2. 列车动态监控系统的研究,U284.48
  3. 基于LIN总线的电动车窗控制方法研究,U463.6
  4. 适应多总线通讯模式的感应电动机矢量控制系统研究,TM346
  5. PCI-E总线高速数据采集回放模块研制,TP274.2
  6. 基于红外吸收原理的甲烷浓度检测仪,TP216
  7. 基于气体还原法的钢丝镀锌自动化生产线关键技术的研究,TQ153.15
  8. 温室空气源热泵供热系统研究,S625
  9. 基于单片机和LabVIEW的静电除尘系统,X701.2
  10. 片状农业物料滚筒干燥控制系统研究,S226.6
  11. 基于回波包络的超声波入侵探测在军队警戒巡逻中的应用,E919
  12. 面向服务的Web报表的研究与设计,TP393.09
  13. 矿用电动机软起动器实验装置设计,TM343.2
  14. 基于MB95F204K的智能负压吸引器研究,R472
  15. 基于GPRS的无线数据采集与传输系统设计,TP274.2
  16. 双点式电阻触摸屏设计,TN873
  17. 基于LabWindows/CVI电梯远程监控系统设计,TP277
  18. C8051F310单片机在煤矿提升机制动安全中的应用,TP368.1
  19. 电离规真空计的设计与研究,TB772.3
  20. 红外遥控检测系统,TP872
  21. 对流扩散方程的高精度有限差分方法,O241.82

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 力学量测量仪表 > 力的测量仪表
© 2012 www.xueweilunwen.com