1、哈尔滨远东理工学院学士学位论文题 目：公路车辆超载检测系统的研究 姓 名：李传运 分 院： 专 业： 学 号： 指导教师： 二 0 年 月 日毕业设计（论文）评语及成绩一、指导教师评语：是否同意参加答辩：指导教师签字：20 年 月 日二、评阅人评语：是否同意参加答辩：评阅教师签字：20 年 月 日三、答辩委员会评语：是否建议授予学士学位：答辩委员会成员签字：1、 2、 3、 4、 5、 6、7、 8、 9、20 年 月 日四、答辩委员会主任单位 答辩委员会主任职称 答辩委员会主任签字 20 年 月 日五、毕业设计（论文）成绩：学生所在分院盖章： 20 年 月 日哈尔滨远东理工学院毕业设计（论文
2、）任务书学生姓名 学 号分 院 专 业任务起止时间： 年 月 日 至 年 月 日毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）工作内容：毕业设计（论文）进度安排：1、查阅中外文文献资料，写出文献综述阶段：2、调查、设计、实验、研究阶段：3、设计（论文）撰写与整理阶段：指导教师意见与要求：签字：年 月 日主任意见：签字：年 月 日哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文0摘 要公 路 运 输 仍 然 是 货 物 运 输 的 主 要 手 段 ， 对 国 民 经 济 的 建 设 起 到 了 积 极 的 推 动 作 用 。但 是 公 路 上 的 超 载 车 辆 的 危 害 却 是 很 大 的 ， 主 要 有 ： 加
3、 速 损 坏 公 路 路 面 ， 增 加 公 路 成本 ， 造 成 交 通 事 故 频 繁 发 生 ， 加 速 车 辆 损 坏 等 ， 因 此 对 公 路 车 辆 超 载 管 理 的 问 题 就 显得 日 趋 重 要 。 动 态 称 重 是 公 路 车 辆 自 动 称 重 计 量 的 有 效 手 段 ， 也 是 加 强 公 路 超 载 运 输 、强 制 实 施 超 载 法 规 等 管 理 现 代 化 、 科 学 化 的 技 术 条 件 。 对 于 动 态 称 重 来 说 ， 速 度 和 精度 是 两 个 非 常 重 要 的 性 能 指 标 ， 它 们 标 志 着 动 态 称 重 的 水 平 。
4、本 文 通 过 对 国 内 外 的 汽 车 动 态 称 重 技 术 的 研 究 与 比 较 ， 建 立 了 汽 车 称 重 的 力 学 二阶 系 统 模 型 ， 推 导 出 车 重 与 传 感 器 输 出 电 压 之 间 关 系 的 数 学 方 程 。 根 据 此 模 型 ， 设 计了 以 DSP 和 ARM 为 核 心 的 车 辆 超 载 检 测 系 统 。 该 系 统 由 硬 件 和 软 件 两 部 分 构 成 ，硬 件 主 要 包 括 称 重 模 块 和 控 制 模 块 。 称 重 模 块 由 数 据 采 集 模 块 和 数 据 处 理 模 块 构 成 。为 了 保 证 采 集 数 据
5、的 实 时 性 和 较 强 的 抗 干 扰 能 力 ， 选 用 了 ADI 公 司 的 高 精 度 模 数 转换 器 AD7714 和 光 纤 传 感 器 来 组 成 数 据 采 集 模 块 ； 为 了 实 现 称 重 算 法 的 运 行 和 进 行 复杂 数 学 运 算 ， 采 用 了 TI 新 推 出 的 TMS320DM642 构 成 数 据 处 理 模 块 的 核 心 ， 其 主 频最 高 可 达 720MHz， 处 理 性 能 可 达 5760MIPS， 满 足 了 动 态 称 重 对 速 度 和 精 度 的 要 求 。为 了 及 时 响 应 称 重 模 块 的 系 统 请 求 ，
6、本 文 设 计 了 以 Intel 公 司 的 PXA270 为 核 心 的 控制 模 块 ， 在 其 上 扩 展 了 触 摸 屏 接 口 、 IDE 硬 盘 接 口 、 以 太 网 接 口 等 。 通 过 在 控 制 模块 上 构 建 信 息 管 理 系 统 ， 进 行 相 应 的 控 制 命 令 的 输 入 和 控 制 动 作 的 输 出 ， 同 时 实 现 大量 数 据 的 存 储 与 传 输 。软 件 部 分 包 括 两 部 分 ， 一 部 分 是 对 建 立 的 称 重 模 型 通 过 编 程 在 DSP 上 实 现 ， 完成 对 数 据 的 处 理 ； 另 一 部 分 是 ARM
7、上 信 息 管 理 系 统 和 工 作 流 程 的 设 计 与 实 现 。 通 过对 嵌 入 式 实 时 操 作 系 统 Windows CE 的 裁 减 与 定 制 ， 在 其 上 用 Embedded Visual C+(EVC)建 立 了 信 息 管 理 系 统 和 工 作 流 程 软 件 ， 对 车 辆 的 信 息 进 行 管 理 和 对 车 辆 超载 检 测 的 整 个 过 程 进 行 控 制 ， 并 实 现 了 整 个 系 统 的 实 时 操 作 和 多 任 务 工 作 。 本 文 采 用了 模 块 化 的 思 想 进 行 了 软 件 设 计 ， 使 软 件 容 易 升 级 ， 人
8、 机 界 面 友 好 ， 使 系 统 操 作 简 便 。最 后 对 本 文 设 计 的 整 个 系 统 进 行 了 性 能 试 验 和 误 差 分 析 ， 并 对 进 一 步 的 工 作 进 行了 设 想 。关键词：动态称重；DSP；ARM；传感器哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文1哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文2AbstractThe road transport is the main means for merchandise, which promotes national economy. But the damage of the overloading is huge, su
9、ch as destroying the road surface, increasing its cost, making more traffic accident and accelerating the vehicles aging etc. So it becomes more and more important to resolve the overloading problem and repair the highway. As the effective method to auto-weighing vehicle, vehicle dynamic weighing is
10、 the precondition to the modernized and scientific management of reinforcing overloading control regulations. For the dynamic weighing system, the weighing accuracy and the vehicle pass speed are the most important features, which indicate the technical level of dynamic weighing. Through studying an
11、d comparing the vehicle overload weighing technique at home and abroad, mechanics system model of two steps of vehicle weighing is established, the math equation between vehicle weight and output voltage of sensor is deduced. Then according to the math equation, this paper designs vehicle overloads
12、detecting system which consists of DSP and ARM. The system is composed of two parts: hardware and software. The hardware includes weighing module and control module. The weighing module includes data sample module and data process module. In order to ensure the real time ability of sample data and b
13、etter anti-jamming ability, this paper selects ADIs high accuracy analog to digital convertor AD7714 and fiber sensor to consist of data sample module. For achieving weighing arithmetic and carrying out complex math operation, TMS320DM642 is adopted as the core of data process module, whose highest
14、main frequency can reach 720MHz, process performance can reach 5760MIPS. Moreover, TMS320DM642 still can meet the requirement of speed and accuracy in dynamic weighing system. For responsing requirement of weighing module system in time, this paper designs control module whose core is PXA270 of Inte
15、l Company, on which touch screen interface, IDE hard disk interface, Ethernet interface is extended. Through establishing information management system on control module, input of control order, output of control actio n and a mass of data storage and transmission is carried out. The software also i
16、ncludes two parts. The one part realizes the weighing model on DSP by programming and carris out process data. The other one designs and realizes information management system and work flow. Through cutting down and customizing Windows CE, a embedded real time operation system, using Embedded Visual
17、 C+(EVC), this paper establishs information management system and work flow software, which may manage vehicle information, control process of vehicle overloads detecting and carry out the detecting system real time operation and multi-task work. This paper makes software easy to update by adopting
18、modularization idea to design software and makes system operation simple for friendly man-machine interface.Finally, this paper makes performance test and error analysis for the detecting system and conceives the further work.Keywords dynamic weighing ; DSP ; ARM ; sensor哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文3哈尔滨理工大学远东学
19、院学士学位论文4目 录摘 要 .1Abstract.2目 录 .3第 1 章 绪论 .51.1 课题背景 .51.2 动态称重概述 .51.2.1 车辆动态称重技术的回顾 .61.2.2 车辆动态称重产品的发展历史 .71.2.3 车 辆 动 态 称 重 技 术 的 国 内 发 展 展 望 .81.3 车牌识别系统概述 .91.4 本文主要工作 .9第 2 章 称重系统的构成及算法 .102.1 工作平台简述 .102.1.1 整车识别 .102.1.2 轮轴识别与车速度检测 .122.2 称重模型建立 .142.2.1 力学模型 .142.2.2 测量系统的传递函数 .162.2.3 传递函
20、数离散化 .162.2.4 信号分析及算法 .172.3 本章小结 .18第 3 章 系统硬件设计 .193.1 系统概述 .193.2 数据采集与处理模块 .193.2.1 TMS320DM642 概述 .203.2.2 网络接口 .203.2.3 ATA 硬盘 .223.2.4 实时时钟 .233.3 传感器 .233.3.1 传感器的选择 .233.3.2 光纤压力传感器原理 .243.4 数模转换器 .253.5 控制模块 .253.5.1 PXA270 核心板 .253.5.2 触摸屏接口 .263.5.3 IDE 电路 .26哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文53.5.4 USB 概述 .273.6 ARM 与 DSP 接口设计 .273.7 本章小结 .27第 4 章 软件设计与试验结果分析 .284.1 系统工作流程 .284.2 信息管理系统 .294.3 称重模块软件 .294.4 称重算法试验结果 .304.4.1 动载质量标准 .304.4.2 试验结果及分析 .304.4.3 称重系统的静态标定 .314.5 本章小结 .31结论 .32致谢 .33参考文献 .34附录 .36
