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标准轨距数显轨距尺的设计和实现

作　者: 郭建飞
导　师: 杨斌
学　校: 西南交通大学
专　业: 计算机技术
关键词: 轨距尺容栅位移传感器倾角传感器
分类号: TP368.1;U213.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近几年,随着我国铁路路网干线的提速以及高速、客运专线和重载铁路的发展,动车组的速度最高已经达到380km/h,路网设备维护已成为运输生产组织、行车安全中的关键问题,现有的测量轨道几何参数的机械标尺式轨距尺的准确度指标由于受轨距尺的结构、使用条件、使用人员的测量技术水平、制造水平等因素的影响和制约,已经远远不能满足相关要求。针对目前轨道几何参数检测中的存在的不足,本文从提高测量精度、提高工作效率方面作深入研究。设计了一种基于单片机的数显轨距尺。根据铁道部对轨距尺的技术标准《标准轨距铁路轨距尺(TB/T1924-2008)》和《标准轨距铁路轨距尺(JJG219-2008)》中对轨距、水平等指标的要求,硬件上采用AVR系列单片机为主控单元、容栅位移传感器测量轨距、MEM倾角传感器测量水平,设计了处理器核心电路、5V、3.3V和1.5V等直流电源电路、320*240点阵液晶屏接口电路、4*4键盘接口电路、串口接口电路、存储器接口电路和复位电路等,并制作印制电路板；软件上编制了全部数显轨距尺的软件,包括：轨距水平和温度数据的接收、计算并显示；轨距、查照和护背的单独标定,实现轨距测头在正常磨损下的免硬件更换或维修；水平的正向和掉头两次标定等；调试上最后对数显轨距尺进行软/硬件在现场环境下的统调,修正设计中的错误,优化系统程序,使其尽量达到工程设计要求。本文详细解释了系统的开发过程,首先,介绍的是系统的总体方案设计。根据现实中对功能的需求对系统进行了分析和规划,并根据检测原理最终确定软硬件的总体设计方案。其次,介绍系统的硬件设计,硬件设备驱动函数设计,以及软件的设计过程。最后,介绍了系统的调试过程,并针对调试过程中可能遇到的问题如何进行调试、修正给出建议。本设计遵循一般的系统开发流程,按照预定的实现目标设计并开发了这样一种数显轨距尺,具有一定的理论和实用价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-13
  1.1 开发背景  11
  1.2 国内外相关技术发展状况  11
  1.3 本文研究的目的与意义  11-12
  1.4 本文主要的工作  12-13
第二章系统总体方案设计  13-22
  2.1 系统的功能需求  13-14
  2.2 系统检测原理  14-17
    2.2.1 轨距测量原理  14-15
    2.2.2 水平测量原理  15-17
  2.3 硬件系统主要功能芯片的选择  17-21
    2.3.1 系统的主处理器  17-21
  2.4 系统总体方案设计  21-22
    2.4.1 外观设计及机械设计  21-22
第三章系统的硬件设计  22-29
  3.1 系统的组成  22
  3.2 电源电路  22-23
  3.3 串口通讯电路  23-24
  3.4 显示模块硬件设计  24-25
  3.5 复位电路  25
  3.6 晶振电路  25
  3.7 键盘电路  25
  3.8 存储电路  25-26
  3.9 位移(容栅)传感器电平转换电路  26
  3.10 MCU与外设的接口  26-27
  3.11 印刷电路板的设计  27-29
第四章系统硬件设备驱动函数的设计  29-35
  4.1 LCD显示驱动函数  29-32
  4.2 串口驱动函数  32
  4.3 键盘驱动函数  32-35
第五章系统软件设计  35-40
  5.1 系统开发环境  35
  5.2 主程序设计  35-36
  5.3 容栅传感器采集程序设计  36-37
  5.4 倾角传感器采集程序设计  37-38
    5.4.1 传感器输出格式  37-38
    5.4.2 用户命令  38
  5.5 EEPROM读写程序设计  38-39
  5.6 软件抗干扰设计  39-40
第六章系统调试和标定  40-43
  6.1 系统联调  40-42
  6.2 系统标定  42-43
第七章结束语  43-44
致谢  44-45
参考文献  45-47

标准轨距数显轨距尺的设计和实现

内容摘要

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