基于C8051F020的轨道车辆动态称重系统研究

摘要

随着我国国民经济的迅速发展，铁路运输的需求越来越高，对铁路运输货物的重量计量提出了高精度、高效率的要求。轨道衡是安置在铁轨上的轨道车辆重量计量装置，轨道衡按称量方式来分可以分为静态轨道衡和动态轨道衡，静态轨道衡计量静态停于秤体上的列车重量，计量精度较高，但计量速度受到限制；动态轨道衡可在一定车速限制条件下称量列车重量，计量速度较高，因此动态轨道衡技术得到了快速发展，但是动态轨道衡成本较高，一般需要对原有的轨道面进行施工，应用场合受到限制。因此研究一种便捷的轨道车辆动态称重设备具有重要的应用价值。本文设计了一种新型动态轨道车辆称重传感器，它无需改动原有的轨道，通过支撑装置固定于两钢轨内侧，即可进行动态称重；采用C8051F020单片机进行动念称重系统的设计，实现轮重信号的采集与处理、显示打印、存储查询等功能；研究了基于C8051F020单片机的动态称重软、硬件开发技术；并对轨道车辆动态称重数据处理及精度进行了分析。本系统具有重量轻、成本低、安装方便、适用范围广等优点，可用于轨道车辆的设计及运营部门。 本文在对轨道车辆称重设备综述的基础上，论述了基于C8051F020单片机的动态称重系统总体方案，详细阐述了系统软、硬件的开发过程及设计。主要内容包括以下几部分：(1)轨道车辆动态称重传感器的设计；(2)传感器信号调理电路及系统供电电路的设计；(3)C8051F020单片机系统及外围接口电路的设计；(4)系统软件设计；(5)动态称重数据处理方法及精度分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

绪 论

第一章系统总体方案设计

1.1系统的总体设计

1.2系统各模块主要功能简介

1.2.1传感器及信号调理模块

1.2.2单片机主控系统

1.2.3存储器模块

1.2.4时钟日历芯片的选择

1.2.5键盘、液晶显示及打印模块

1.2.6电源模块

1.3基于C8051 F020单片机的动态称重系统的特点

本章小结

第二章动态称重传感器的设计

2.1传感器的选择

2.2传感器弹性体设计

2.3传感器内部电路原理

2.4传感器固定装置设计

2.5动态称重传感器的性能参数

本章小结

第三章动态称重信号调理及电源电路设计

3.1称重信号放大电路

3.1.1仪表放大器原理

3.1.2 AD623放大电路

3.2滤波电路设计

3.3系统电源电路设计

3.3.110V供桥电压设计

3.3.2系统供电设计

本章小结

第四章C8051F020单片机系统及外围接口电路

4.1 C8051F020单片机

4.1.1 C8051F020单片机简介

4.1.2 C8051F020内部资源

4.2.A/D转换

4.2.1ADC的精度与通道

4.2.2参考电平

4.2.3中断数据采集触发

4.2.4 C8051F020ADC在系统中的应用

4.3存储器扩展

4.3.1外部RAM扩展

4.3.2 AT24Cxx EEPROM扩展

4.4接口电路设计

4.4.1键盘电路设计

4.4.2液晶显示接口电路

4.4.3打印机接口电路

4.4.4串行通信接口电路

4.4.5 USB HOST 接口设计

4.4.6时钟电路设计

本章小结

第五章动态称重系统软件设计

5.1软件设计原则与编程方法

5.1.1软件设计原则

5.1.2软件编程方法

5.2系统的功能介绍

5.3系统主程序设计

5.3.1系统的初始化

5.3.2中断数据采集程序设计

5.3接口驱动程序设计

5.3.1键盘接口程序设计

5.3.2液晶显示接口软件设计

5.3.3 SMbus读写EEPROM的程序设计

5.3.4.时钟管理程序设计

5.3.5打印机串行通信程序设计

5.3.6 USB接口程序设计

本章小结

第六章动态称重系统精度分析及抗干扰措施

6.1车辆系统动态称重的数学模型

6.2影响动态称重精度的干扰因素及解决措施

6.2.1干扰因素

6.2.2解决措施

6.3数据处理方法及分析

6.3.1数据采集

6.3.2数据滤波

本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢