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基于LabVIEW的道路硬度检测系统的研究

作　者: 徐晶晶
导　师: 杨世凤
学　校: 天津科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 道路硬度单片机检测系统 LabVIEW 虚拟仪器技术
分类号: U416.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

道路工程在现代工程建设中占有重要地位。道路硬度作为道路检测系统的重要性能参数,成为道路检测系统的关键环节和评价指标。在道路基础设施的建设中,为避免其出现未达到硬度要求而造成工程质量下降和道路损坏等问题,对道路工程实施硬度检测非常必要。本课题以美国国家仪器公司(NI)的虚拟仪器软件LabVIEW为系统开发平台,通过传感器采集到的压力信号,结合信号调理电路,进行各部分功能的设计,从而对道路硬度的相关参数进行分析。根据国家标准规定的方法,进行试验数据的测量与采集,并通过运用虚拟仪器设计软件和相关算法进行数据的统计与综合分析,从而对道路硬度进行检测与研究,进而对道路质量管理及道路维护提供重要依据。本系统采用以LabVIEW虚拟仪器技术、单片机技术为核心,并运用传感器技术、检测技术和计算机系统集成技术相结合,应用于道路硬度数据采集和检测系统,来实现道路硬度状况的分析。硬件上,由压力传感器,AVR单片机,及各种外围芯片与电路设计组成,包括稳压模块、A/D转换模块,按键控制模块,液晶显示模块,数据传输及存储模块等。通过对传感器采集到的压力数据及采集时间芯片的计量,进行硬件调理电路的合理设计与连接,初步实现下位机显示、控制、存储、通信等功能。软件上,采用计算机编程技术与单片机编程技术相结合的方式,下位机采用C语言编程,运用ICC AVR开发工具,实现对采集信号的转换,存储,传输,显示等逻辑程序设计功能。上位机采用虚拟仪器技术,基于LabVIEW的开发平台,采用图形化编程G语言,进行人机交互的设计,能够更完整的通过相关逻辑算法,实现数据的比较分析,历史存储和相关运算处理。并且在整个系统的硬件和软件设计中采取了一定的抗干扰措施,更好的保证了系统的稳定性及可靠性。多次的实验结果表明,本系统稳定可靠,且安装调试简便,测试结果准确。采用本系统可以方便地实现对于道路硬度状况的分析,其数据分析值可为日进行道路工程的建设与养护提供所需的参考依据,成为对道路建设工程管理的有益尝试,具有广阔的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 前言  10-19
  1.1 本课题研究的背景  10
  1.2 道路硬度检测的国内外概况  10-12
    1.2.1 道路检测的国外概况  10-11
    1.2.2 道路检测的国内概况  11-12
  1.3 本课题研究的目的及意义  12-13
  1.4 道路硬度检测的方法  13-17
    1.4.1 回弹法  13-14
    1.4.2 超声脉冲法  14-15
    1.4.3 钻芯法  15-16
    1.4.4 拔出法  16-17
  1.5 道路硬度检测的方法  17-19
2 系统总体设计方案  19-29
  2.1 系统总体结构  19
  2.2 试验原理  19-21
    2.2.1 仪器设备  19-20
    2.2.2 试件的尺寸与养护  20
    2.2.3 试件的外观检查与测量  20-21
    2.2.4 试验步骤  21
  2.3 虚拟仪器技术与应用  21-29
    2.3.1 虚拟仪器的概念与组成  21-23
    2.3.2 虚拟仪器的系统结构和特点  23-24
    2.3.3 虚拟仪器技术的优势  24-25
    2.3.4 虚拟仪器的发展与应用  25-27
    2.3.5 虚拟仪器在道路建设工程中的意义  27-29
3 系统硬件设计  29-54
  3.1 系统硬件总体设计  29
  3.2 系统硬件设备的选用  29-51
    3.2.1 加载装置  29-30
    3.2.2 压力传感器  30-32
    3.2.3 单片机的选择  32-35
    3.2.4 AD转换模块  35-36
    3.2.5 键盘控制模块  36-38
    3.2.6 液晶显示器模块  38-40
    3.2.7 E~2PROM存储器  40-43
    3.2.8 稳压模块  43-48
    3.2.9 实时时钟芯片  48-50
    3.2.10 通信模块  50-51
  3.3 下位机硬件成品——路强仪  51-54
4 系统软件设计  54-75
  4.1 系统软件总体设计方案  54
  4.2 下位机软件设计  54-61
    4.2.1 ICC AVR开发工具简介  54-55
    4.2.2 下位机软件总体设计  55-56
    4.2.3 AD数据转换模块程序设计  56-59
    4.2.4 键盘控制模块程序设计  59-60
    4.2.5 液晶显示模块程序设计  60-61
  4.3 上位机软件设计  61-72
    4.3.1 上位机软件总体设计  61-62
    4.3.2 虚拟仪器软件开发平台LabVIEW简介  62-63
    4.3.3 LabVIEW的基本程序结构  63-64
    4.3.4 LabVIEW 设计虚拟仪器的方法  64-65
    4.3.5 人机交互界面设计  65-66
    4.3.6 密码设计  66-69
    4.3.7 串行通信的实现  69-72
  4.4 系统软件整体功能  72-75
5 结果与讨论  75-81
  5.1 抗干扰设计  75-78
    5.1.1 硬件抗干扰设计  75-76
    5.1.2 软件件抗干扰设计  76-78
  5.2 实验结果  78-80
  5.3 系统分析  80-81
6 总结  81-82
  6.1 本课题的特点  81
  6.2 本课题的创新  81
  6.3 本课题完成的工作  81
  6.4 本课题解决的关键问题  81-82
7 展望  82-83
8 参考文献  83-88
9 论文发表情况  88-89
10 致谢  89

基于LabVIEW的道路硬度检测系统的研究

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