2.4.3 键盘和显示的设计 21
2.4.4 数据通信 24
3 软件设计 26
3.1 主流程图 26
3.2 模数转换的流程图 27
3.3 温度测试的流程图 28
3.4 时间量测试的流程图 28
3.5 各电参量测试的流程图 29
3.6 通信协议设计及相应的流程图 30
3.7 显示子流程图 30
4 论文总结和展望 32
致 谢 33
参考文献 34
附录I 硬件电路原理图 35
附录II 元器件清单表 38
附录III 部分软件程序清单 41
1 绪论
1.1 研究背景
在铁路发展日益迅速的今天,铁路安全已成为全民最为关注的话题之一。为了保证铁路运输过程中机车设备的安全,需要通过机车试验设备进行安全检测。根据规程定期地对设备的数据进行测量、传输以及处理,能够准确地反映机车设备的定量信息[1]。
纵观检测技术的发展过程,可以发现,最初是利用人工数据采集与计算,这种方法有很多局限性,例如在高温、高压环境下往往无法直接获取参数,只能凭借经验进行估算,从而无法确保其准确性,并且工作量大,效率低。之后在电子技术出现后,人们通过各种检测仪器和仪表记录数据,虽精度大大提高,但仍需人为操作。后来又随数字电子、单片机、通信、计算机等技术的发展,摆脱了人为操作的弊端,可以远程操作,不仅操作便捷,也提高了其准确度。现在可以采用虚拟仪器进行参数的测量,它将计算机技术、模块化数据采集调理电路以及数据总线等相融合,使用者无需了解其复杂的内部线路,而且编程简单,功能强大,不仅能数据采集、分析和处理,还能实现对被控对象的实时监控。但是对于机车设备来说,若使用虚拟仪器,昂贵的价格,是有些浪费的。本论文从经济性和可靠性的角度,基于单片机的特性,设计一个可以精确地对现场的数据测量并处理的数据采集系统。单片机是按工业测控环境要求设计的,具有良好的抗干扰特性,而且其系统软件固化于ROM,不易受病毒破坏,从而保证了其高可靠性。此外,单片机还具有便于扩展、控制能力强、低电压、低功耗、体积小、质量轻和性价比高等优点[2]。
1.2 相关概念阐释
1.2.1 机车试验设备
机车试验设备是指在机车投入运行前,对其质量或性能按设计要求进行验证的设备,例如光电传感器微机试验设备,是用于检测机车各种光电速度传感器的设备;机车重联线检测试验设备,是用于快速检测电力机车的各种规格的重联线,此外还有耐压试验设备,自动开关试验设备和轮对磨合试验设备等[1]。
1.2.2 数据采集
数据采集是指先经传感器将非电的物理量(例如温度、位移、压力等)转换为能模拟上述物理量的电信号即模拟电信号,然后经信号处理转换为计算机能够识别的数字量,最后传给计算机的过程[3]。
在设计数据采集器时要考虑到两个关键问题,分别是采集速度和采集精度。采集速度表征着工作效率与其应用范围,它主要由采样频率和A/D转换速度等因素决定;而采集精度是为了保证测试的意义,它主要由A/D转换器的位数决定[2]。所以模数转换器的选择十分重要,它将影响数据采集系统的质量和效率[4]。
数据采集系统的控制器一般是微机,由微机对其进行控制和数据的处理。它能够将微机与外界物质世界相关联,从中获得所需的数据,并进行数据分析。数据采集技术的应用十分广泛,例如工业生产、医疗、现代化铁路等等。
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