装载机动态称重系统的研究与设计

发布时间：2017-04-01 15:07

  本文关键词：装载机动态称重系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国现代化建设的不断发展,尤其是在铁路、房地产等基础设施建设上的持续投入,市场对装载机的需求量越来越大。装载机在作业过程中需要对铲装的物料进行称重以方便进一步的操作和管理,所以对装载机称重系统的研究具有重要的现实意义。由于装载机工作环境较为恶劣,传统的离线称量方法很不方便,因此采用动态称重方法是目前装载机称重行业的发展方向。 基于上述背景,结合国内外现有装载机称重设备的技术特点和用户需求,本课题对装载机动态称重系统进行了研究与设计。在实际工程应用中,称重的可操作性和精确程度对工作效率有很大影响,因此精度和可操作性是系统的重要性能指标。本文建立了装载机称重的数学模型,得出了装载机载重的数学表达式,确定了影响称重结果的相关自变量。然后根据载重的表达式,基于ARM Cortex-M4微控制器MK10DN512ZVLL10,设计了一款具备多接口复用、LCD显示、触控操作、本地控制、无线通信功能的高精度装载机动态称重系统。 装载机动态称重系统采用模块化的设计方法,各个模块之间相互协作,结构合理,性能优良,便于维护。系统的信号采集模块和通信模块对装载机上传感器等外部设备输入的信号进行采集和处理,并将处理后的信号发送给微控制器；微控制器根据程序设定的算法,结合采集到的信号值,计算出装载机的载重值,并可将所得数据通过无线通信模块发送给远程控制中心；系统的人机交互模块可以实现将实时载重值、累计载重值、时间等数据信息显示在LCD上,同时支持触屏操作,方便操作者使用。 本文结合装载机的特点和用户的实际需求,详细分析研究了装载机动态称重系统的设计过程和实现方法,最终完成产品设计并对主要功能模块进行了测试和分析,能够较好地满足设计要求。
【关键词】：装载机 动态称重 ARM Cortex-M4 信号采集 LCD
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH243;TH715.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-11
• 1.1 课题背景及研究意义7-8
• 1.2 国内外发展现状8-9
• 1.3 论文主要工作9
• 1.4 论文结构安排9-11
• 2 装载机动态称重系统总体设计11-19
• 2.1 系统功能需求11-12
• 2.2 系统总体设计12-16
• 2.2.1 装载机称重的数学模型12-15
• 2.2.2 总体设计方案15-16
• 2.3 系统设计指标16-17
• 2.4 本章小结17-19
• 3 装载机动态称重系统硬件设计19-53
• 3.1 硬件设计总体结构19-20
• 3.2 微控制器模块设计20-24
• 3.2.1 微控制器选型20-22
• 3.2.2 时钟电路设计22
• 3.2.3 复位电路设计22-23
• 3.2.4 程序装载与调试电路设计23-24
• 3.3 电源模块设计24-26
• 3.4 信号采集/输出模块设计26-34
• 3.4.1 开关量电路设计26-28
• 3.4.2 模拟量采集电路设计28-32
• 3.4.3 脉冲量电路设计32-34
• 3.5 存储模块设计34-35
• 3.6 通信模块设计35-45
• 3.6.1 SPI通信接口电路设计35-40
• 3.6.2 CAN通信接口电路设计40-42
• 3.6.3 RS232通信接口电路设计42-44
• 3.6.4 I~2C通信接口电路设计44-45
• 3.7 人机交互模块电路设计45-50
• 3.7.1 触控电路设计45-48
• 3.7.2 LCD屏的接口电路设计48-50
• 3.8 PCB电路板设计50-52
• 3.9 本章小结52-53
• 4 装载机动态称重系统软件设计53-67
• 4.1 开发环境Keil uVision4的介绍53
• 4.2 软件设计总体结构53-55
• 4.3 信号采集/输出模块程序设计55-58
• 4.3.1 开关量采集/输出程序设计55-56
• 4.3.2 模拟量采集程序设计56-58
• 4.3.3 脉冲量采集/输出程序设计58
• 4.4 数据通信模块程序设计58-63
• 4.4.1 RS232通信程序设计58-59
• 4.4.2 CAN通信程序设计59-60
• 4.4.3 SPI通信程序设计60-62
• 4.4.4 I~2C通信程序设计62-63
• 4.5 人机交互模块程序设计63-66
• 4.5.1 触控电路程序设计63-64
• 4.5.2 LCD显示程序设计64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 5 装载机动态称重系统测试分析67-73
• 5.1 串口通信测试67-68
• 5.2 模拟电压采集测试68-69
• 5.3 CAN通信测试69-71
• 5.4 LCD显示测试71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 6 总结与展望73-75
• 致谢75-77
• 参考文献77-79

【参考文献】

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本文编号：280819