汽车轴重动态测量系统设计

　　1 前言

　　本论文在调研、分析国内外已有 WIM系统及相关技术的基础上，从提高 WIM系统的称重精度和车辆通过速度等方面入手，进行一系列关于WIM 系统设计的基础性研究工作。建立称重测量平台，进行模拟实验，获得大量原始数据;分析综合数据建立动态称重模型，对模型进行动态补偿;分析被称重车辆轮胎中心通过测量台位置的改变对称重结果的影响;结合实际工程需要，进行动态称重系统硬件电路和系统软件程序的设计，以满足系统的实时处理的要求。

　　2总体设计

　　根据动态轴重测量指标要求，拟采用轮重测量台阵列分布形式分别测量两侧轮重 (如图1 所示) 的汽车轴重动态测量系统方案。在称重过程中，首先获得车辆的轮重，然后通过数据处理获得轴重，进而得到车辆的整车载荷。这样的轮重测量台可以保证汽车行驶在路面的任何位置都有信号输出，可以做到在高速行驶中动态检测车辆载荷;另外，采取这种排列方式，单个轮重测量台的重量较轻，便于出现问题时的检测、拆卸与安装。虽然本系统所需传感器数目较多，但可以考虑使用通用型的称重传感器，系统的整体造价预计不会过高。

　　模拟动态称重系统的总体框图如图 2 所示，单个轮重测量台由承重板 (包括限位螺栓)、称重传感器、电桥盒和 VXI 数据采集和显示单元构成。当车辆经过承重板，传感器把压力载荷信号转换成模拟电压信号，通过电桥整流、放大和滤波送到 VXI 数据采集通道的输入端，将转换后的数字量作为采样值进行处理，最后将处理结果送入计算机存储或等待进一步处理。

　　3 硬件电路设计

　　采用 TMS320VC5416 DSP 芯片作为动态轴重测量系统的核心处理器，负责数据的采集、数字滤波、数字处理和主机通信。

　　DSP数字处理模块控制完成车辆载荷信号的采集、处理和数据上传，是硬件电路的核心部分;针对称重传感器输出电压信号比较微弱而且含有噪声，给出了称重传感器信号调理电路;设计了基 于 LTC1867 的 A/D 转 换 电 路 以 及TMS320VC5416和计算机之间的 RS- 232 串口通信电路;另外还设计了电源、时钟、复位等辅助功能电路。动态称重系统的总体硬件电路组成框图如图 3 所示。

　　4 软件设计

　　DSP芯片的主要任务是采集、处理车辆载荷数据，完成与上位机 (计算机) 的通信。上电后，DSP 首先完成自举和初始化程序，包括 DSP 的堆栈、CPU 时钟以及各个寄存器的初始值设置。当完成初始化过程后，启动 A/D 转换模块，并等待定时器中断，DSP 将调用中断服务程序，开始读取数据，并进行条件判断，如果满足条件将会把读取的数据转存到指定的存储区;如果不满足条件，继续读取下一个，自动覆盖上一个。采集一段时间后再次判断条件，当条件不再满足，停止采集，禁止 AD输出引脚输出数据，开始对已经采集到的一批数据进行算法处理，并将处理后的结果通过RS- 232 输出，开中断，等待中断，开始新一批的数据采集。