学士学位论文锚杆检测应力仪.docx
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学士学位论文锚杆检测应力仪
摘要
针对现阶段使用的基于八位或十六位单片机设计的锚杆检测应力仪在数据处理、人机交互和智能化等功能上存在的不足,在对电阻应力仪测量原理的了解和嵌入式技术的掌握的基础上,本文进行了基于嵌入式技术的锚杆检测应力仪的设计。
从锚杆检测应力仪功能需求出发,确定了系统的总体方案。
其中主要包括系统硬件构架设计、uClinux设计平台的构建和功能模块的实现三方面内容。
在硬件设计方面重点讨论嵌入式系统的设计,包括以LPC2210微处理器为核心的最小扩展系统的设计和系统功能电路的设计两个方面,其中详细阐述了采用高精度AD器件进行数据采集的方法,并在设计中利用FIFO实现AD数据缓存从而提高处理器效率;在开发平台构建方面,介绍了系统引导程序的实现,给出了uClinux和文件系统的移植步骤,且着重分析了移植uClinux内核的修改,为进一步的应用开发作铺垫;在功能模块的设计方面,结合底层硬件特性,实现了相关接口的驱动程序,并从设备需要的具体功能出发,利用QT/Embedded设计了数据采集模块、数据存储模块、人机交互模块和数据处理模块等。
使设备具有良好的人机交互界面,并能够对数据进行实时的显示和处理,是设计的重点和难点。
关键词:
锚杆检测应力仪;LPC2210;uClinux;人机交互;数据处理
Abstract
Themostofblotdetectorusedinmineroadwayarebasedon8-bitor16-bitMCUatpresent,becauseoftherestrictionofnormalMCU,thiskindofboltdetectorexistsmanydeficienciesinsomeaspects,suchasdataprocessing,man-machineinteractionandintelligencefunction.Basedontheunderstandingoftheresistancestraingauge'smeasureprincipleandthemasteringofEmbeddedTechnology,thearticleproposestheresearchanddesignofboltdetectorbasedonembeddedsystem.Consideringthefunctiondemand,thewholeschemeofthesystemwasascertained.Thekeypointsofthisdissertationcanbedividedintothreeparts,thedesignandimplementationofhardwarearchitecture,constructionoftheuClinuxdesignplatformandimplementationofapplicationmodules.
Hardwarefocusedonthedesignofembeddedsystems.Onthedesignofhardware,thepaperdiscussestwoaspects,thedesignofasmallestexpandercircuitsandsystemfunctionalcircuitsbasedonLPC2210.TheimplementationofFIFOtointerfacehighprecisionADconverterwitharmLPC2210whichcanimprovetheefficiencyoftheprocessorisdescribedindetail.Onthedevelopmentplatformconstruction,thepaperintroducestherealizationofBootLoader,transplantprocessofuClinuxandfilesystem.ItemphaticallyanalysesthemodificationoftransplantcoreofuClinuxthatpavethewayforfurtherresearch.Onthedesignofapplicationmodule,combiningwithhardwarefeatures,thepaperrealizedtherelevantinterfacedriver.Accordingtoconcretefunctionsofboltdetector,thedataacquisitionmodule,datastoragemodule,man-machineinteractionmodule,dataprocessingmodulearedesignedbyQT/Embedded.Theyarethekeypointsofthedesign.
Keywords:
Boltdetector;LPC2210;uClinux;man-machineinteraction;dataprocessing
目录
摘要I
目录III
1绪论1
1.1引言1
1.2锚杆检测应力仪发展现状及问题的提出2
1.3课题研究的目的与意义4
1.4本文的工作4
1.5论文结构4
2测力仪的测量原理6
2.1电阻应变片原理6
2.2测量电桥原理7
3系统方案选型10
3.1系统方案的选型10
3.2硬件总体结构及选型11
3.2.1.微处理选型11
3.2.2硬件设计关键技术14
3.3操作系统选型15
3.3.1uClinux特点介绍16
3.3.2软件设计关键技术19
4硬件电路设计20
4.1最小扩展系统电路设计21
4.1.1电源模块21
4.1.2复位电路22
4.1.3存储器扩展22
4.1.4系统时钟电路26
4.1.5JTAG接口电路26
4.1.6串口电路27
4.2系统功能电路设计27
4.2.1A/D采样模块27
4.2.2USB模块32
4.2.3LCD显示模块33
4.2.4触摸屏模块34
5uClinux平台的构建和软件设计36
5.1uClinux设计平台的构建36
5.1.1构建宿主机交叉编译环境36
5.1.2移植BootLoader39
5.1.3uClinux内核移植42
5.1.4文件系统的移植46
5.2数据采集模块设计47
5.3USB模块设计50
5.4人机交互模块54
5.4.1图形用户接口(GUI)开发工具54
5.4.2硬件驱动程序的设计56
5.5数据处理软件的设计59
5.5.1应用程序的主程序60
5.5.2采样模块61
5.5.3绘图模块62
5.5.4数据保存模块63
5.5.5软键盘模块64
5.5.6数据处理与分析65
6总结与展望71
6.1研究总结71
6.2工作展望71
参考文献73
作者简历76
学位论文原创性声明77
学位论文数据集78
TableofContents
AbstractII
TableofContentsV
1Introduction1
1.1Introduction1
1.2PresentSituationandDeficiencyofBoltdetector2
1.3PurposeandSignificanceofResearch4
1.4WorkofPaper4
1.5StructureofPaper4
2MeasuringPrincipleofDynamometer6
2.1TheoryofResistanceStrainGauge6
2.2TheoryofMeasuringBridge7
3SelectionofSystemScheme10
3.1SystemSchemeselection10
3.2OverallStructureandSelectionofHardware11
3.2.1SelectionofProcessor11
3.2.2KeyTechnologyofHardwareDesign14
3.3SelectionofOperatingSystem15
3.3.1IntroductionofuClinux16
3.3.2CompositionStructureofuClinux19
4HardwareCircuitDesign20
4.1DesignofMinimumSystem21
4.1.1PowerModule21
4.1.2ResetCircuit22
4.1.3MemoryExpansion22
4.1.4SystemClockCircuit26
4.1.5JTAGInterfaceCircuit26
4.1.6SerialInterfaceCircuit27
4.2DesignofSystemFunctionalCircuit27
4.2.1A/DModule27
4.2.2USBModule32
4.2.3LCDDisplayModule33
4.2.4TouchScreenModule34
5PlatformConstructionofuClinuxandSoftwareDesign36
5.1PlatformConstructionofuClinux36
5.1.1Constructingofthehostcross-compiledevelopmentenvironment36
5.1.2TransplantofBootLoader39
5.1.3TransplantofuClinuxKernel42
5.1.4TransplantofFileSystem46
5.2DesignofDataAcquisition47
5.3DesignofUSBModule50
5.4Man-machineInteraction54
5.4.1DevelopmentToolofGUI54
5.4.2DriverofHardware56
5.5DataProcessingSoftwareDesign59
5.5.1MainProgramofApplication60
5.5.2SamplingSettingModule61
5.5.3DrawingModule62
5.5.4DataStorageModule63
5.5.5SoftKeyboardMo
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- 关 键 词:
- 学士学位 论文 检测 应力