带ID号的数字化应变传感器模块的研究与实现

发布时间：2017-10-24 01:12

  本文关键词：带ID号的数字化应变传感器模块的研究与实现

  更多相关文章： 飞机强度测试 ID号 两线制总线 时钟同步 升级

【摘要】：现在,常用的飞机结构强度测试方法是在机身表面粘贴应变片,由惠斯通电桥电路将强度转换成对应的电压信号,并利用导线将模拟信号传输到控制室的测量处理设备中进行ADC采样转换处理补偿,最终得到所需测量的飞机强度数据。这种方法在飞机强度测试(尤其是整机强度测试)过程中,存在布线规模大、应变节点多不易识别、测试准备时间长等现状。带ID号的数字化应变传感器模块正是为改进常用飞机结构强度测试方法而提出。带ID号的数字化应变传感器模块对应的ID号采用内置分配;在进行飞机结构强度测试过程中,模块按照总线扩展协议通过两线制总线与带ID号的数字化应变传感器子系统总线驱动/控制器进行通信并获取电源;模块通过4臂差动电桥电路将强度转换成电压,利用差分放大电路对微弱的信号进行放大处理,然后由微控制器内部16位ADC进行数据转换补偿存储处理;模块通过周期性地接收总线驱动/控制器广播发送的精确时间,与模块内部的时间进行比较决定是否更新内部时间,从而保证总线驱动/控制器下多模块测量数据的实时性;模块具备应用程序在线升级功能,增强了模块的应用适应性;从工程应用的角度,模块机械结构设计小型化,减少对模块自身对强度测试的干扰。在测试过程中,从验证模块方案的可行性的角度出发,通过对10个模块进行循环测试来模拟完整测试系统。带ID号的数字化应变传感器模块将常用飞机结构强度测试中传输模拟信号转换成利用两线制总线传输数字信号;模块对应的两线制总线集成通信、供电于一体,避免为模块工作而另添加电源传输导线,与总线驱动器/控制器构建强度测试系统时,通过两根总线即可实现,减少了常用飞机结构强度测试中的布线规模;各模块对应唯一的ID号,避免在测试准备工作中为节点再进行标记;模块间测量数据具有时钟同步性,保证测量系统整体数据的一致性;模块应用程序在线升级功能;模块将常用飞机结构强度测试中测量处理设备中的ADC采样处理补偿等部分与应变片集成在一起,放置在测试对象上。
【关键词】：飞机强度测试 ID号 两线制总线 时钟同步 升级
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V215.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-22
• 1.1 选题背景16-17
• 1.2 常用的飞机结构强度测试方法及国内外研究现状17-20
• 1.2.1 常用的飞机结构强度测试方法17-18
• 1.2.2 国内外研究现状18-20
• 1.3 课题研究目标和意义20-21
• 1.4 课题主要研究内容和论文结构安排21-22
• 1.4.1 课题主要研究内容21
• 1.4.2 论文结构安排21-22
• 第二章 模块整体功能设计方案22-26
• 2.1 基于两线制XY-CN总线的飞机结构强度测试系统22-23
• 2.2 带ID号的数字化应变传感器模块整体设计方案23-25
• 2.3 模块机械结构设计方案25
• 2.4 模块间时钟同步设计方案25-26
• 第三章 硬件系统设计与实现26-52
• 3.1 微控制器选型及最小系统硬件电路设计26-30
• 3.1.1 微控制器选型26-29
• 3.1.2 微控制器MSP430F427A的最小系统设计29-30
• 3.2 两线制总线从站接口芯片选型及其硬件电路设计30-33
• 3.2.1 两线制总线从站接口芯片选型30-32
• 3.2.2 两线制总线从站接口电路设计32-33
• 3.3 应变片选型及应变测量电路设计33-35
• 3.3.1 应变片选型33-34
• 3.3.2 应变测量电路设计34-35
• 3.4 仪表放大器选型及差分放大电路设计35-38
• 3.4.1 仪表放大器选型35-37
• 3.4.2 差分放大电路设计37-38
• 3.5 微控制器MSP430F427A采样电路设计38-40
• 3.5.1 微控制器MSP430F427A内部16位ADC结构38-40
• 3.5.2 ADC采样输入接口电路40
• 3.6 实时时钟芯片选型及硬件电路设计40-43
• 3.6.1 实时时钟芯片选型40-42
• 3.6.2 实时时钟硬件电路设计42-43
• 3.7 电源芯片选型及硬件电路设计43-49
• 3.7.1 直流电压 5V转 3.3V芯片选型44-46
• 3.7.2 直流电压 5V转 3.3V电压转换电路46-47
• 3.7.3 直流电压 5V转-5V芯片选型47-48
• 3.7.4 直流电压 5V转-5V电压转换电路48-49
• 3.8 液晶屏选型及硬件接口电路设计49-52
• 3.8.1 液晶屏选型49-50
• 3.8.2 液晶屏硬件接口电路设计50-52
• 第四章 模块软件系统设计与实现52-72
• 4.1 软件开发环境和调试工具52-53
• 4.2 两线制XY-CN总线扩展协议53-57
• 4.2.1 总线驱动/控制器与模块间通信53-54
• 4.2.2 两线制XY-CN总线扩展协议中信息帧54-56
• 4.2.3 信息帧定义56-57
• 4.3 两线制XY-CN总线通信57-60
• 4.3.1 微控制器MSP430F427A内部USART57-59
• 4.3.2 两线制XY-CN总线通信驱动层函数59-60
• 4.4 数据采集处理程序设计与实现60-62
• 4.5 模块间时间同步程序设计与实现62-65
• 4.6 微控制器内部FLASH介绍及操作65-67
• 4.6.1 微控制器MSP430F427A内部FLASH结构65-66
• 4.6.2 微控制器MSP430F427A内部FLASH驱动层函数66-67
• 4.7 数字化应变传感器模块对应的ID号存储67
• 4.8 模块程序在线升级设计与实现67-72
• 4.8.1 程序升级的工作过程67-68
• 4.8.2 程序升级报文加密校验68-69
• 4.8.3 程序升级协议69-70
• 4.8.4 程序升级相关的标志定义70
• 4.8.5 程序升级的存储分区70
• 4.8.6 程序升级相关函数70-72
• 第五章 模块功能测试与分析72-80
• 5.1 硬件系统测试分析72-77
• 5.1.2 模块电源测试分析73-74
• 5.1.3 模块功耗测试分析74
• 5.1.4 两线制XY-CN总线通信测试分析74-75
• 5.1.5 大规模强度测试分析75-77
• 5.2 软件系统测试分析77-80
• 5.2.1 通信协议测试77
• 5.2.2 模块应用程序升级测试77-80
• 第六章 总结与展望80-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-86
• 作者简介86-87

【参考文献】

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本文编号：1086306