【文章內(nèi)容簡介】 明的是，訖今為止， 8134 還只公布了 20xx 年修訂的第五草案，并未最后定稿。 ASTM E1318 仍然是目前國際上唯一一個正式發(fā)布的動態(tài)車輛稱重設(shè)備標準。另外 8134 也規(guī)定了嚴格的適用條件。利用沖擊或壓力原理測量動 態(tài)車輛整車重量或軸載荷的裝置，不屬于本規(guī)程的范圍。 根據(jù) OIML 8134，我國于 20xx 年頒布了 JJG9o7 動態(tài)汽車衡檢定規(guī)程，并于 20xx 年做了修訂。 JJG9o7 等效采用了國際建議 8134 39。939。 o 目前，國內(nèi)動態(tài)汽車衡廠家產(chǎn)品的生產(chǎn)、檢驗和標稱采用最多的是JJG907(最新版于 20xx 年 11 月 23 口實施 )和 ASTM E1318(最新版為 20xx 版 )。 本次設(shè)計的目的和意義 車輛稱重分為靜態(tài)稱重和動態(tài)稱重?，F(xiàn)行公路管理部門普遍采用靜態(tài)稱重的方法。靜態(tài)稱重具有稱量準確，精度高的特點，但是靜 態(tài)稱重降低了車輛運輸及道路通行的效率，并且極易造成交通排隊現(xiàn)象，誘發(fā)交通事故。公路動態(tài)稱重是通過測量行駛車輛的動態(tài)輪胎受力，從而推算靜態(tài)整車重量的。顯然，公路動態(tài)稱重克服了靜態(tài)車輛稱重的缺點，同時也提高了道路通行效率和公路管理部門的西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 工作效率。 國家與交通部已經(jīng)相繼出臺了多項政策與法規(guī)對車輛載重做出了強制性規(guī)定。隨著 20xx 年交通部《收費公路試行計重收費指導(dǎo)意見》的出臺和《全國治超檢測站點規(guī)范化建設(shè)試點工程實施方案》通知的下發(fā)，車輛計重收費設(shè)備和超載檢測設(shè)備相繼步入新設(shè)備試點運營、大規(guī)模設(shè)備采購和舊產(chǎn)品更新?lián)Q 代的調(diào)研階段。而《中華人民共和國關(guān)于加強治超站點管理規(guī)范治超執(zhí)法行為的通知》則進一步明確地提出了 :為保證交通暢通，在貨車流量特別是超限超載車輛流量特別大的路段，要配置動態(tài)稱重設(shè)備預(yù)檢。 20xx 年，交通部在全國范圍內(nèi)開展了治理超限超載工作，隨著治理超載工作的全面推進與深入，車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)越來越彰顯其重要作用。因此，對于車輛動態(tài)稱重系統(tǒng)的研究具有十分重要的意義[1]。 本次 設(shè)計的主要工作和進程 基于汽車衡系統(tǒng)的動態(tài)稱重及車速檢測系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分內(nèi)容。本文著重介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 a. 主要工作： (1) 了解掌握專業(yè)電工，電子技術(shù)； (2) 熟練掌握 MCS— 51系列單片機工作原理及應(yīng)用技； (3) 自主設(shè)計系列典型軟件，含以下部分及功能： 1） 典型 51 內(nèi)核的單片機系統(tǒng)軟件（推薦采用 intel 公司 51 系列， atmel公司 89 系列 Silabs 公司的 C8051F 系列）。 2) 車胎受壓變形程度參數(shù)算法及車速算法。 3) 雙四位 LED 車胎壓變參數(shù)、車速顯示。 4) 標準 RS232 協(xié)議半雙工通信及常規(guī)可靠性設(shè)計。 b. 工作進程： 按照開題計劃，遵循老師教導(dǎo)，合理安排時間，以 保質(zhì)保量完成此次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。 1～ 3 周 前期準備工作（資料收集，復(fù)習(xí)相關(guān)知識）； 4～ 8 周 提交開題報告，方案內(nèi)具體設(shè)計； 9～ 12 周 完成軟件程序流程圖的設(shè)計，中期答辯，并完成英文翻譯； 13～ 15 周 編寫程序代碼； 16～ 18 周 提交電子檔，完成論文，進行答辯 2 汽車衡系統(tǒng)介紹 5 2 汽車衡系統(tǒng)介紹 汽車衡系統(tǒng)組成 汽車衡系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，其中硬件主要完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，各部分電壓的轉(zhuǎn)換、信號的放大以 及 LED 顯示等部分。而軟件則完成信號的采集、濾波、查表轉(zhuǎn)換、控制輸出、 LED 數(shù)碼管顯示等功能。 系統(tǒng)的主要原理和擬采用的方案 稱重原理 如圖 所示， ??lf — 為車輪轉(zhuǎn)矩 M 在地面上產(chǎn)生的力密度函數(shù)， l 為車輪與地接觸面E0G 段內(nèi)任意點處由車輪轉(zhuǎn)矩 M 產(chǎn)生當前力密度的作用力臂長度，即公斤 /單位作用力臂長度。 經(jīng)分析， E0G 段內(nèi)任意點 i 處的力密度 ??ilf （ 1） 可以進一步明確表示為 ilkM/ ，即力密度函數(shù)有： 式中 k 為待定比例常系數(shù)，車輪轉(zhuǎn)矩 M 自身不隨自變量作用力臂長度 l 的長度變化，在表達式中亦為常數(shù)。 當前點作用力臂長度 l 與車輪與地接觸面 E0G段內(nèi)當前點距中心 0 點的長度x 有函數(shù)關(guān)系： 220)( xOxl ?? （ 2） 式中 0O 輪軸距地高度為常量。 因此，力密度函數(shù)在車輪與地面形成的接觸面 E0G 段內(nèi) i 點產(chǎn)生的切線力if ，在水平方向上產(chǎn)生的投影即其產(chǎn)生的水平分力可以表示為： （ 3） lkMlf ?）（? ? iiiiii xxO OxO kMxxf ?????? 2222 0 00c o s ?西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 0ln ORkMFy ?? 從而，車輪轉(zhuǎn)矩 M 在接觸面 E0G 段內(nèi)水平方向上產(chǎn)生的總力 Fx ,既水平力傳感器的輸出數(shù)值可以表示為： （ 4） 鑒于 E0G 段內(nèi) E0 段與 G0 段在水平方向上產(chǎn)生的力呈對稱性質(zhì)，于是上式亦可表示為： （ 5） 結(jié)果有： （ 6） 同理，車輪轉(zhuǎn)矩 M 在接觸面 E0G 段內(nèi)垂直方向上向下產(chǎn)生的總力 yF 則可表示為 : （ 7） 結(jié)果有： （ 8） 將式（ 6）代入式（ 8）有： （ 9） dxxO OkMdxxO OkMF gE xxx ?? ??????0 220 22 000 0dxxOOkMF Exx ? ???0 220102ExxOxa r c tgOOkM 022 00102 ?????????dxxO xkM Exx? ??0220ExxOxkM0)0ln (21 22 ?????? ??00ln2 OEFF Exy ??Ex kMF ?2?dxxO xxO kMF Exy 220 22 00 ???? ?西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 表達式（ 9）為車輪轉(zhuǎn)矩 M 在接觸面 E0G 段內(nèi)垂直方向上向下產(chǎn)生的總力 yF與水平方向上產(chǎn)生的總力 Fx 的工程計算關(guān)系表達式。 E0/O0值范圍 ln(E0/O0)值 10 11 12 13 14 15 E0/O0值范圍 0.95 ln(E0/O0)值 16 17 18 19 20 21 E0/O0值范圍 0.95 ln(E0/O0)值 22 23 24 25 26 27 E0/O0值范圍 0.85 ln(E0/O0)值 28 29 29 表 部分 E0/O0 值范圍 對應(yīng)的 ln(E0/O0)值 表 車輪參數(shù)部分 車輪參數(shù)測量旨在取得稱重車輛當前車輪的半徑 R、車軸距地高度 O0 及車輪與稱重臺接觸面長度 E0G，然后通過表達式（ 9）實現(xiàn)工程計算。 車輪參數(shù)測量裝置為光電原理。圖 2 中 D’D 及 B’B 為依稱重臺水平面安裝高度分別為 10cm 及 20cm 的光電接收管線陣，其陣列中每個接收管水平相距1cm，故此裝 置測量誤差不會低于 1cm。 測量裝置由計算機通過對兩列測量線陣中光電接收管輸出高低電平的判讀，直接獲得 D’D 及 B’B 的參數(shù)，此即為當前被測車輪的兩個弦長。 在此基礎(chǔ)之上進行計算機內(nèi)部處理。 當前車輪的半徑 R 及 OA 參數(shù)： 222 OAABR ?? （ 10） 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 222 )10( ??? OACDR （ 11） 聯(lián)解等式（ 10）、（ 11），獲得當前車輪的半徑 R 及 OA 參數(shù)。 車軸距地高度 O0： 200 ??OAO ( 12 ) 車輪與稱重臺接觸面 E0G 中 E0 長度： 222 00 ORE ?? (13 ) 至此，車輪參數(shù)中車輪的半徑 R、車軸距地高度 O0 及車輪與稱重臺接觸面E0G 中 E0 長度全部獲知。 車速測量 如圖 在稱臺兩側(cè)距地面 10cm， 20cm 處分別安裝 64 個紅外傳感發(fā)射裝置陣列，相鄰 傳感器距離均為 1cm，若能接收到紅外光，則為低電平，否則為高電平，并且必須在第一位和最后一位狀態(tài)都為 0 時才能讀取。汽車由左向右運動，若第一次讀取傳感器狀態(tài)為 0? 0000111?? 111100? 0，第二次讀取傳感器狀態(tài)為 0? 0111?? 111100000? 0，并且單片機從讀取第一個位置時再讀取第二個位置傳感器狀態(tài)所用時間為 T(ms)，通過對兩數(shù)據(jù)處理，可得到汽車向前運動了3CM，于是，車速 V(公里 /時 )=3CM*105/（ T*103/3600）。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 稱重示意圖 3 主要器件及開發(fā)工具簡介 本設(shè)計中主要應(yīng)用芯片 AT89C51 完成控制及數(shù)據(jù)處理，紅外傳感器對輪胎參數(shù)測量， AD976 芯片進行數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換。 AT89C51 概述 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash程序存儲器既可在線編程 (ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司 的功能強大，低價位 AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 主要性能參數(shù) : 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程 (ISP) Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 的工作電壓范圍 全靜態(tài)工作模式 :0Hz24MHz 三級程序加密鎖 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/0 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 個中斷源 全雙工串行 DART 通道 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 看門狗 ((WDT)及雙數(shù)據(jù)指針 掉電標識和快速編程特性 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 功能特性概述 : AT89C51 提供以下標準功能 :4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM, 32 個 I/O 口線，看門狗 (WDT )，兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51 可降至 OHz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有 部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 引腳功能說明： Vcc:電源電壓 GND:地 PO 口 :PO 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口