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硕士学位论文 装载机动态称重系统的研究与设计，共79页。
【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；

目 录
Abstract II
1.1课题背景及研究意义 1
1.2国内外发展现状 2
1.3论文主要工作 3
1.4论文结构安排 3
2装载机动态称重系统总体设计 5
2.1系统功能需求 5
2.2系统总体设计 6
2.2.1装载机称重的数学模型 6
2.2.2总体设计方案 9
2.3 系统设计指标 10
2.4本章小结 11
3装载机动态称重系统硬件设计 13
3.1硬件设计总体结构 13
3.2微控制器模块设计 14
3.2.1微控制器选型 14
3.2.2时钟电路设计 16
3.2.3复位电路设计 16
3.2.4程序装载与调试电路设计 17
3.3电源模块设计 18
3.4信号采集/输出模块设计 20
3.4.1丌关量电路设计 20
3.4.2模拟量采集电路设计 22
3.4.3脉冲量屯路设计 26
3.5存储模块设计 28
3.6通信模块设汁 29
3.6.1 SPI通信接口丨b路设计 29
3.6.2 CAN通信接口电路设计 34
3.6.3 RS232通信接口电路设计 36
3.6.412C通信接口电路设计 38
3.7人机交互模块电路设计 39
3.7.1触控电路设计 39
3.7.2 LCD屏的接口电路设计 42
3.8 PCB电路板设计 44
3.9本章小结 46
4装载机动态称重系统软件设计 47
4.1 发环境Keil uVision4的介绍 47
4.2软件设计总体结构 47
4.3信号采集/输出模块程序设计 49
4.3.1开关量采集/输出程序设计 49
4.3.2模拟量采集程序设计 50
4.3.3脉冲量釆集/输出程序设计 52
4.4数据通信模块程序设计 52
4.4.1 RS232通信程序设计 52
4.4.2 CAN通信程序设计 53
4.4.3 SPI通信程序设计 54
4.4.412C通信程序设计 56
4.5人机交互模块程序设计 57
4.5.1触控电路程序设计 57
4.5.2 LCD显示程序设计 58
4.6本章小结 60
5装载机动态称重系统测试分析 61
5.1串口通信测试 61
5.2模拟电压采集测试 62
5.3 CAN通信测试 63
5.4 LCD显示测试 5
5.5本章小结 66
6总结与展望 67