【文章內(nèi)容簡介】 處理任務服務。當檢測到輪軸下秤信號后，發(fā)消息給數(shù)據(jù)處理任務，對數(shù)據(jù)緩存數(shù)組進行讀取，計算出通過秤臺的車輛重量。本文采用算術平均值濾波，它主要用于對壓力、流量等周期脈動參數(shù)的采樣值進行平滑加工，但對脈沖性干擾的平滑作用尚不理想。因而它不適用于脈沖性干擾比較嚴重的場合。采樣次數(shù)N的選取，取決于系統(tǒng)對于參數(shù)平滑度和靈敏度的要求。隨著N值的增大，平滑度將提高，靈敏度則降低。通常對流量參數(shù)濾波時，N取12次；對壓力濾波時N取4次；至于溫度，無噪聲干擾可不平均。算數(shù)平均值濾波是要尋找一個，使該值于各采樣值間誤差的平方和最小，即 ()由一元函數(shù)求極值原理，得 （）式中，——第K次N個采樣值的算術平均值； ——第i次采樣值； N——采樣次數(shù)。式（）是算術平均值法數(shù)字濾波公式。由此可見，算術平均值法濾波的實質就是把一個采樣周期內(nèi)的N次采樣值相加，然后再把所得的和除以采樣次數(shù)N，得到該周期的采樣值。量綱的物理意義是將一個物理導出量用若干個基本量的乘方之積表示出來的表達式，稱為該物理量的量綱式，簡稱量綱(dimension)。 量綱又稱為因次。它是在選定了單位制之后，由基本物理量單位表達的式子。本設計的傳感器采集的是信號是壓力，單位為Pa，而LCD顯示的數(shù)據(jù)是重量，單位是kg，所以這過程需要進行量綱轉換。首先是將壓力（Pa）量綱為電壓（mV），其量綱公式為： （mV） ()其中，X是壓力信號經(jīng)AD轉換后的二進制數(shù)。接著，又將電壓（mV）量綱為重量（kg），其量綱公式是： （kg） ()通訊任務等待儀表或上位機的通知，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。接收由串口中斷服務程序和定時器中斷服務程序配合，當串口發(fā)生接收中斷時，由串口中斷服務程序將收到的通訊字節(jié)放到接收緩沖區(qū)并開始接收定時。當接收定時溢出時，說明一幀數(shù)據(jù)已接收完畢，由定時器中斷服務程序通知通訊任務，對接收到的一幀數(shù)據(jù)進行校驗、解包和執(zhí)行。發(fā)送數(shù)據(jù)由串口中斷服務程序配合，當發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先由通訊任務將數(shù)據(jù)打包成幀并放入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，然后發(fā)送幀的第一字節(jié)，當?shù)谝蛔止?jié)發(fā)生發(fā)送中斷后，由串口中斷服務程序將剩余的發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)出。 該模塊完成了串行口的初始化、波特率和數(shù)據(jù)格式的設置，并將采集的數(shù)據(jù)傳給PC機。 數(shù)據(jù)傳輸流程圖顯示任務定時刷新顯示或接收按鍵任務的顯示消息后立即刷新顯示。顯示信息的來源有兩處：一是數(shù)據(jù)處理任務計算完畢后所要顯示的重量信息；二是按鍵任務中所要顯示的按鍵操作相關信息。首先要進行端口初始化，接著進入通電液晶常開字符顯示，開始抄描鍵盤，如果檢測有按鍵則更新顯示數(shù)據(jù)，如果沒有檢測到按鍵則返回繼續(xù)掃描按鍵。 顯示流程圖要在LCD上顯示，首先要設置顯示界面，由于本課題選用的LCD屏為240128黑白點陣液晶，所顯示的字母、漢字及圖片等需要通過字模提取軟件將需要顯示的字母、文字及圖片做成點陣數(shù)組才能顯示在液晶屏上。首先，編輯想要得到的字母、文字及圖片，調(diào)整到合適的大小，點擊生成字模，將會生成一個char類型的數(shù)組，本設計采用的是橫向取點，高位在前。 需要生成字模的圖片 圖片字模生成后截圖按鍵模塊主要實現(xiàn)的功能是顯示界面的切換，但在本文調(diào)試中，由于沒有壓力傳感器的接入，所以用按鍵來控制A/D采集，這樣就把連續(xù)的采集變成了單軸組的采集。但在實際中采集是連續(xù)的，不需要按鍵操作。 多路稱重信號的特點在車輛剛上秤臺時，由于沖擊振動使稱重信號難以準確反映實際重量，但振動隨時間衰減，稱重信號趨于載荷的實重。但在實際稱量中，汽車衡為短臺面，無法獲得經(jīng)衰減后的穩(wěn)定信號值。汽車衡的幾何尺寸受到車輛雙聯(lián)軸間距及輪胎著地長度的限制，一般寬度(沿車輛通過的方向)小于一米。并且，在高速公路收費亭前端駛入段，車速最高可以達到30km/h，這就決定了實際機中的多路稱重信號為短歷程信號，可采樣的有效時間很短，在30km/h條件下。影響多路稱重系統(tǒng)計量精度的主要因素是汽車行駛過程中產(chǎn)生的多路荷載對稱重系統(tǒng)的干擾。車輛多路荷載的振動頻率在3~20Hz的低頻范圍，振幅變化可達靜載的10%。傳統(tǒng)的多路稱重信號處理方法十分簡單，常見的有簡單平均法和最大值測量法。前一種方法是選取稱量信號中的平穩(wěn)區(qū)段計算其平均值來近似實際重量，后一種方法是以重量測量過程中的最大值來估計重量的真值。兩者實際測試誤差在5%——15%之間。本課題的設計，我們則采用了最大值測量法。采用精度（，采用精度10位），S0狀態(tài)表示初始狀態(tài)無信號進入，由S0過渡到S1檢測信號是否大于上限并超過5次，如果超過五次則進入S2并保存數(shù)據(jù)，若沒有經(jīng)過則繼續(xù)執(zhí)行S1檢測信號，直到有信號超過上限五次則進入S2保存數(shù)據(jù)并執(zhí)行S3；由S2到S3檢測信號是否小于下限并超過五次，若沒有則返回繼續(xù)執(zhí)行S2操作檢測信號，若超過了則進入S4保存數(shù)據(jù)，這是就可以找出最大值，計算出被測物體的重量，以此方法分別計算出各軸重，并算出總重，最終顯示在液晶屏上。 采樣波示意圖 狀態(tài)轉換圖偽代碼： 初始化S0。If(采集值 上限并超過五次)｛ 進入S2保存數(shù)據(jù)并執(zhí)行S3。｝Else｛繼續(xù)執(zhí)行S1檢測信號。｝If(采樣值下限并超過五次)｛進入S3保存數(shù)據(jù)并執(zhí)行S4。 ｝Else｛繼續(xù)執(zhí)行S2進行采樣。｝本章主要對汽車稱重系統(tǒng)的軟件方案和模塊進行了簡要介紹，將這些模塊通過CPU 有機的結合在一起形成一個有整體功能的系統(tǒng)，并介紹了稱重系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)算法。4 系統(tǒng)軟件調(diào)試本調(diào)試過程主要通過計算機SUB口和JLink與目標板連接，用AXD調(diào)試軟件進行調(diào)試，主要調(diào)試方法為設置斷點，查看CPU內(nèi)部寄存器，查看memory，查看某個變量值等。配合EasyARM2200實驗板運行后在液晶顯示屏上顯示出相關的界面，通過調(diào)節(jié)W1和W2和按鍵進行LCD動態(tài)顯示。 調(diào)試過程首先打開CodeWarrior IDE將編寫好程序的文件保存到相應的工程目錄下，進行工程編譯連接。 程序加載后截圖當工程編譯連接通過后，在工程窗口單擊Debug圖標按鈕，即可啟動AXD進行調(diào)試，將生成的影像文件燒至目標板，本課題采用外部RAM調(diào)試，因此將BANK0配置為RAM，并將影像燒至RAM內(nèi)。單擊File選擇Load ，即*.axf文件。下圖為加載完畢后，CPU停止在main函數(shù)： 加載完影像后截圖在調(diào)試過程中，經(jīng)常需要查看CPU寄存器以及變量的值，也可以通過AXD實現(xiàn)。下圖為查看CPU寄存器以及查看變量值的過程： 通過watch功能查看變量值經(jīng)過不斷調(diào)試，終于將整個系統(tǒng)調(diào)試成功，下圖為系統(tǒng)啟動后液晶屏的第一個界面，按任意鍵進入顯示主界面： 系統(tǒng)啟動運行后第一個顯示界面 顯示主界面如下兩圖給出小轎車系列的兩軸車車軸重量分別顯示及總重顯示和六軸車車軸重量分別顯示及總重顯示： 兩軸車重量顯示 六軸車重量顯示本章簡要介紹了調(diào)試的原理，側重介紹了系統(tǒng)軟件的調(diào)試過程，經(jīng)過多番調(diào)試最終在LCD上顯示出來。5 結論與展望汽車多路稱重是一個重要的研究課題,在公路的安全、交通檢查、超限治理和計重收費工作中得到了越來越廣泛的應用。隨著交通運輸業(yè)的持續(xù)發(fā)展，車輛對道路的破壞日益嚴重。如何在車輛上道前有效檢測出其超限額，并作出相應的處罰成為各國研究的熱點問題。本論文就是在研究現(xiàn)有多路稱重技術的基礎上，設計了基于ARM7的多路稱重系統(tǒng)。建立了以LPC2210微控制器為主控芯片，ARM7TDMIS操作系統(tǒng)為內(nèi)核的開發(fā)平臺。在該開發(fā)平臺上完成了各個功能模塊的硬件選型、電路設計和驅動開發(fā)。實現(xiàn)了基于參數(shù)估計的稱重算法，以GUI圖形顯示系統(tǒng)定制的操作界面。本論文的主要成果如下：（1）通過對多路稱重系統(tǒng)功能及可行性分析，分別從硬件和軟件兩方面進行了詳細闡述，最終完成了整體方案的設計。在硬件部分選用了性價比較高的LPC2210作為處理器，軟件部分選用精簡ARM7TDMIS作為本系統(tǒng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核。（2）完成了系統(tǒng)任務劃分和顯示界面設計。首先根據(jù)系統(tǒng)功能模塊劃分操作任務，然后設計了結構化的顯示管理界面，實現(xiàn)了車輛多路稱重系統(tǒng)的基本功能。本系統(tǒng)在基于ARM7的系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)了對車輛的多路稱重、罰單打印、數(shù)據(jù)的存儲等功能。但是由于時間和客觀條件的限制，還存在一些不足，隨著課題的深入有待進一步研究，歸結起來有以下幾點：（1）稱重算法抗干擾性能不夠強。由于本論文重在顯示平臺的搭建，對算法的研究還不夠深入。有待選用更好的算法以求更高的稱重精度。（2）本文中的傳感器用虛擬按鍵代替了，為了方便演示。稱重傳感器輸入有效信號品質不夠好。本論文中設計的稱重系統(tǒng)假設輸入信號為加有白噪聲的理想輸入，并沒有對濾波有過多的介紹。而要想獲得較高的精度，就要找到更好的濾波方法。（3）上位機數(shù)據(jù)管理軟件需要開發(fā)。隨著稱重數(shù)據(jù)的增多，本系統(tǒng)中設計的片外數(shù)據(jù)存儲器中的歷史數(shù)據(jù)就需要即時的轉移。后續(xù)開發(fā)中需要編寫上位機數(shù)據(jù)庫軟件。（4）固化程序才能脫機運行?，F(xiàn)在運行需要電腦界面操作，當把程序下載到片內(nèi)的FLASH或外部的FLASH中（即固化程序），就可以脫機運行。當打開電源即可進入操作界面，開始執(zhí)行操作。參考文獻[1] :長安大學，2009[2] ：山東大學，2009[3] ：太原理工大學，2009[4] . 沈陽：東北大學，2010[5] 何紅麗 .：鄭州大學，2007[6] :吉林大學，2007[7] :長安大學,2008[8] :湖南大學,2006[9] :江南大學,2005[10] 孫元博，++,2009,15: 195197[11] :湖南大學,2008[12] ,2002,5: 4446[13] :浙江大學,2008[14] (上).電子設計應用，2003,4:6063[15] Wavelet Tour of Signal Processing. Beijing:China Machine Press,2002[16] Morgan MANGERS,Shbastien networks estimation of truck static weights by fusing weightinmotion ,2002[17] NuDAQ PCI9111DG/HR MultiFunctions Data Acquisition Card User’s Guide,PCBased Measurement amp。 TECHNOLOGY INC,2003[18] 張俊濤,2012,1: 219221[19] 陳曉莉,2011,1: 5860+77[20] (自然科學與工程版),2007,2:123127畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明本人完全了解西安工業(yè)大學有關保護知識產(chǎn)權的規(guī)定，即：本科學生在校攻讀學士學位期間畢業(yè)設計（論文）工作的知識產(chǎn)權屬于西安工業(yè)大學。本人保證畢業(yè)離校后，使用畢業(yè)設計（論文）工作成果或用畢業(yè)設計（論文）工作成果發(fā)表論文時署名單位仍然為西安工業(yè)大學。學校有權保留送交的畢業(yè)設計（論文）的原文或復印件，允許畢業(yè)設計（論文）被查閱和借閱；學?？梢怨籍厴I(yè)設計（論文）的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存畢業(yè)設計（論文）。（保密的畢業(yè)設計（論文）在解密后應遵守此規(guī)定）畢業(yè)設計（論文）作者簽名：指導教師簽名：日期：畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明秉承學校嚴謹?shù)膶W風與優(yōu)良的科學道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的成果，不包含他人已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了致謝。畢業(yè)設計（論文）與資料若有不實之處，本人承擔一切相關責任。畢業(yè)設計（論文）作者簽名：指導教師簽名：日期：附 錄附錄A 軟件程序NoInt EQU 0x80USR32Mode EQU 0x10SVC32Mode EQU 0x13SYS32Mode EQU 0x1fIRQ32Mode EQU 0x12FIQ32Mode EQU 0x11 CODE32 AREA IRQ,CODE,READONLY MACRO$IRQ_Label HANDLER $IRQ_Exception_Function EXPORT $IRQ_Label 。 輸出的標號 IMPORT $IRQ_Exception_Function 。 引用的外部標號$IRQ_Label SUB LR, LR, 4 。 計算返回地址 STMFD SP!, {R0R3, R12, LR} 。 保存任務環(huán)境 MRS R3, SPSR 。 保存狀態(tài) STMFD SP!, {R3} STMFD SP, {LR}^ 。 保存用戶狀態(tài)的SP,注意不能回寫。 如果回寫的是用戶的SP，所以后面要調(diào)整SP SUB