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全液压挖掘机工况监视仪的开发

作　者: 何金海
导　师: 岳明君
学　校: 山东大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 全液压挖掘机工况监测集成传感器声光预警
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

液压挖掘机是最重要的一类土石方施工机械,随着国家经济建设的不断发展,机电一体化是液压挖掘机的主要发展方向,应用现代化的传感器技术,开发液压挖掘机工况监测系统,具有十分重要的意义。液压挖掘机工况监测系统涉及到传感器技术、电子技术、计算机信息处理技术等多个学科,是一项复杂的处理与实现过程。在液压挖掘机上应用状态监测技术,可以监测液压系统和发动机系统的运行状态,实时监测工况作业,及时给工作人员提供信息,提前发现故障苗头,改善作业条件,提高驾驶员的舒适程度,提高作业效率,能够做到故障迅速定位并提高维修准确性。本文主要包括对液压挖掘机发动机和液压系统参数的数据采集、数据处理、LCD液晶显示和故障声光预警,分析和设计实现系统功能的硬件电路方案、软件系统方案,并且介绍了具有重要意义的软硬件抗干扰技术。文章首先对课题的研究背景进行了介绍,随后探讨了液压挖掘机机载工况监视仪的国内外发展现状、发展,研究了如何实现工况监视仪的开发。在深入了解液压挖掘机系统工作参数以及现代传感器技术的基础上,确定了设计要求,给出了工况监视仪的总体方案设计。完成了系统的硬件电路设计,并针对各个工作参数和系统要求选择了相应的传感器,讨论了传感器的信号输出处理、阀值设定以及各电路的功能原理与指标,统一输出电流信号,并采用了高精度和平均面积算法的A/D模数转换芯片,并详细介绍了实现过程。同时根据工况监视仪的特点设计了相关嵌入式程序,采用结构化思想,详细阐述了各功能子模块程序的设计及实现方法,绘制了程序模块实现流程图。数据处理程序主要是数据采样、A/D转换以及LCD液晶显示实现监测数据的存储以及报警信息记录,另外系统涉及到阀值报警、自动怠速控制的输出指令,最后设置串口通讯,可以实现上位机的数据提取,为以后有可能开发的上位机挖掘机系统故障分析系统和运行状态分析系统做好基础。对监视仪系统性能进行了考核分析,进一步完善系统设计的正确性与可靠性。最后对整个论文研究的内容和所做的工作进行了总结,并展望了监视仪的发展前景以及研究方向。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景与意义  12-13
  1.2 研究现状与发展趋势  13-16
    1.2.1 研究现状  13-15
    1.2.2 发展趋势  15-16
  1.3 本课题研究内容  16-18
第2章挖掘机工况监视仪的总体方案设计  18-42
  2.1 传感器技术的应用  18-34
    2.1.1 测量原理  18-19
    2.1.2 工况特征参数及其测量  19-34
  2.2 数据信号输入与输出通道  34-38
    2.2.1 利用模拟多路开关实现程控放大  34-35
    2.2.2 采样/保持器  35-36
    2.2.3 A/D转换电路  36-38
  2.3 声光报警及控制功能输出  38-40
    2.3.1 声光报警元件  38-39
    2.3.2 单片机控制功能  39
    2.3.3 LCD液晶屏显示  39-40
  2.4 串口通讯  40-41
  2.5 本章小结  41-42
第3章挖掘机工况监视仪硬件电路设计  42-66
  3.1 主处理器电路  42-50
  3.2 数据采集及处理电路  50-56
    3.2.1 模拟量输入通道  51-53
    3.2.2 开关量输入通道  53-55
    3.2.3 频率量输入通道  55-56
  3.3 报警及自动控制模块  56-58
    3.3.1 声光报警电路  56-57
    3.3.2 自动怠速控制  57-58
  3.4 电源模块电路  58-60
  3.5 液晶显示电路  60-64
    3.5.1 接口电路  60-61
    3.5.2 控制部分  61-63
    3.5.3 驱动部分  63
    3.5.4 汉字显示原理  63-64
  3.6 串口通讯电路  64
  3.7 本章小结  64-66
第4章工况监视仪软件的研究与开发  66-78
  4.1 主程序的设计与开发  67-69
  4.2 A/D转换程序设计  69-70
  4.3 串口通信程序的开发  70-75
  4.4 转速采样程序设计  75-77
  4.5 本章小结  77-78
第5章工况监视仪的可靠性研究  78-84
  5.1 硬件的抗干扰技术  78-81
    5.1.1 模拟信号输入通道的抗干扰措施  79-80
    5.1.2 数字电路的抗干扰措施  80-81
  5.2 软件的抗干扰技术  81-83
  5.3 电源模块抗干扰措施  83
  5.4 本章小结  83-84
总结与展望  84-86
参考文献  86-90
致谢  90-92
学位论文评阅及答辩情况表  92

全液压挖掘机工况监视仪的开发

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