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车辆超限超载运输对交通安全、运输市场秩序造成了极大危害。车辆动态称重技术是目前治理车辆超载超限的最有效的手段。国外对动态称重技术的研究起步早,因而对动态称重技术的研究也较为成熟,产品的精度也比较高。但是,其产品的价格与后期的维护费用也比较昂贵;国内的动态称重技术起步较晚,对动态称重技术的研究也落后于国外,而且所有的产品基本上都是8位低端的单片机,处理速度比较慢,其称重基于固定称重台,体积过大而且明显,成本较高,所以也未能得到广泛的应用。所以本文设计了以DSP芯片和压电薄膜交通传感器为核心的车辆动态称重系统,能够克服上述的不足。
车辆动态称重系统主要由硬件部分和软件信号处理部分组成,本文针对基于DSP的车辆动态称重系统进行研究,主要研究工作和创新包括以下几个方面:
首先,系统的阐述了影响动态称重精度的各个因素,针对各种干扰因素,在设计上与工程应用中提出了解决措施。针对现有产品中传感器易于老化,精度不高等缺点,采用MSI压电薄膜交通传感器,不仅使系统易于安装,而且使得轴重信号易于分析与处理,在很大程度上提高了系统的精度和处理速度。
其次,本系统采用TMS320F2812高性能数字信号处理器,DSP芯片建立在数字处理的各种理论和算法的基础上,使得各种数字信号处理算法得以实现,简化了信息处理的程序并提高了处理速度。所以,DSP能够实时、有效地处理称重信号。在硬件设计部分,主要阐述了包括DSP最小系统、A/D采样、串口通信、温度检测的子系统的设计。
最后,针对系统采集得到的信号,设计了处理该信号的一系列算法,包括FIR滤波器算法、称重曲线的积分算法、车辆测量算法。通过系统程序的调用,将能快速地、准确地得出车辆的轴重信号。
除此之外,本文在系统的硬件设计,PCB布线和软件设汁还进行了抗干扰的设计和模块化的设计,不仅有利于系统精度的提高,而且有利于系统的维护与调试。