基于C8051F单片机的路面摩擦系数测量系统的研制

摘要

本文针对现有路面摩擦系数测量设备只能定点测试,速度慢,效率低,测试结果受人为因素影响大等问题,研制了一种基于嵌入式C8051F410技术的新型路面摩擦系数测量设备,实现了在线连续测定路面的摩擦阻力和转轮转动脉冲,计算出摩擦系数及其均值和方差、运行速度、行驶距离等数值,并实时显示在触摸屏上。
　　论文叙述了路面摩擦系数的理论依据、系统方案设计、系统硬件设计和软件设计四部分。论文简要分析了国内外常用的路面摩擦系数检测方法及影响因素。依据摩擦系数测量原理,确定手推式路面摩擦系数测量设备的结构,提出通过采集测试轮与路面摩擦时产生的摩擦力,计算被测路面摩擦系数的技术方法,并确定了系统设计方案。
　　硬件电路设计利用C8051F410内部集成的A/D、UART、SPI、定时计数器等嵌入式功能模块,设计了电源模块电路、信号采样调理电路、数据存储电路、串行通信电路等芯片外围电路,将液晶触摸屏、多种类型数据采集通过串行接口连在了一起。其中信号调理电路设计采用差动输入,减小共模干扰的混入,提高采样精度。
　　软件设计包括现场嵌入式系统和触摸屏实时显示两部分。嵌入式系统主要完成对各个传感器信号的采集与存储。其中采集程序利用统计算法,进行数字滤波,提高采样精度。系统采用触摸屏作为上位机,完成数据接收并计算摩擦系数、速度等参数,实现实时显示,界面友好。
　　本系统经过实际应用测试,实现了所有的预定功能,获得的数据与其他方法接近,而且操作简单、效率高,便于进行数据处理,该应用系统具有较好的推广应用前景。

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1 绪 论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3本课题研究的主要内容

1.4本章小结

2 路面摩擦系数测量的理论依据

2.1路面摩擦系数测量的影响因素

2.2动态路面摩擦系数的测量原理

2.3本章小结

3 路面摩擦系数测量系统方案设计

3.1 测试车的基本组成

3.2 测试车的工作原理

3.3 系统方案设计

3.4 系统设计原则

3.5 本章小结

4 系统硬件设计

4.1 主控芯片的最小系统硬件电路设计

4.2 电源模块设计

4.3 信号采集电路设计

4.4 数据存储电路设计

4.5 串行通信电路设计

4.6 系统接线示意图

4.7 硬件抗干扰设计

4.8 本章小结

5系统软件设计

5.1 C8051F系列单片机软件开发环境介绍

5.2 系统主程序设计

5.3 数据采集子程序设计

5.4数据存储子程序设计

5.5液晶触摸控制屏

5.6软件抗干扰设计

5.7 本章小结

6 系统测试

6.1 测试车使用方法

6.2 测试车整机测试

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

附 录