基于LM3S9B96的靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器.pdf

1、常溫下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變測量，隨著載荷情況不同可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種。當(dāng)載荷變化緩慢時，構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變也隨時間緩慢變化，這時就屬于靜態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測量。
　　 靜態(tài)應(yīng)變測量常應(yīng)用于重要的工程結(jié)構(gòu)物，如飛機結(jié)構(gòu)、鍋爐、汽輪機、動車車體等，在設(shè)計制造后進行嚴格試驗，檢測構(gòu)件的應(yīng)力和變形，確認滿足強度和穩(wěn)定性等要求，并留有足夠安全裕度。此外，各種材料的靜力和疲勞試驗中也在大規(guī)模的使用靜態(tài)應(yīng)變測量裝置。
　　 當(dāng)前市場上的應(yīng)變數(shù)

2、據(jù)采集器多為靜態(tài)和動態(tài)結(jié)合的通用型，采用DSP+FPGA或MCU+FPGA的主構(gòu)架，采集精度高達24位，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大量通道使用時價格十分昂貴。因此，開發(fā)一種主要針對某些場合使用，既低價又滿足精度要求，并便于多通道組網(wǎng)適合大規(guī)模使用的新型靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器有著極其重要的意義。
　　 本文在查閱國內(nèi)外文獻及對比不同產(chǎn)品功能、技術(shù)指標(biāo)和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，完成了基于Cortex-M3內(nèi)核ARM處理器的靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集器的軟硬件設(shè)計。

3、該裝置具有16通道輸入，支持120Ω應(yīng)變片1/4電橋的采集配置，采集精度為12位，系統(tǒng)分辨率可達5με，具有長測量導(dǎo)線補償能力，并帶有以太網(wǎng)接口和SD卡本地存儲功能，可以滿足采集點數(shù)多，連接組網(wǎng)方便可靠，數(shù)據(jù)實時備份的需要，能夠適應(yīng)低成本、多場合、大規(guī)模的應(yīng)用。
　　 文章首先闡述了課題的研究背景及選題意義，并對目前國內(nèi)外應(yīng)變采集系統(tǒng)進行了分析和研究，明確了不同用途及規(guī)模的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和方式。在市場調(diào)研與產(chǎn)品定位及研發(fā)實力的基礎(chǔ)上

4、提出了本設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)和功能要求。文章隨后介紹了靜態(tài)應(yīng)變測量的原理和方法，并完成了本裝置的硬件和軟件設(shè)計。
　　 硬件設(shè)計方面，采用美國TI公司Cortex-M3內(nèi)核ARM處理器LM3S9B96作為系統(tǒng)的中央處理器，其獨特的指令體系，強大的數(shù)據(jù)處理能力，豐富的片上接口資源滿足了靜態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)采集的功能和性能需求。本文完成了各部分硬件電路的設(shè)計，并詳細敘述了其功能，給出了芯片選型及電路設(shè)計的依據(jù)，給出了總的電路原理圖及PCB圖。

5、r>　　 軟件設(shè)計方面，完成了主程序設(shè)計，給出了主程序流程圖，并編寫了各個任務(wù)模塊的源代碼。實現(xiàn)了TCP/IP協(xié)議的裁剪移植，使網(wǎng)絡(luò)通信正常使用。實現(xiàn)了SD卡在SPI模式下的通訊，完成了Web服務(wù)器的頁面設(shè)計，對采集到的數(shù)據(jù)進行了運算處理，為后續(xù)分析使用提供了便利。
　　 最后，制作了實驗電路板，對其進行了調(diào)試，獲得了實驗數(shù)據(jù)，驗證了設(shè)計的可行性和合理性。對論文進行了總結(jié)，敘述了本文完成的工作，說明了本文的特點和意義，同時指出