桥梁结构试验测试系统设计.doc

专业整理分享 桥梁结构试验测试系统设计课程设计指导老师：张训文学院： 宇航学院专业：_班级： 学号： 姓名： 目 录一 系统设计技术指标1.1 系统设计技术指标1.2 系统设计要求二 数据采集系统设计分析 2.1 数据采集系统概述2.2 数据采集系统方案分析2.3 数据采集系统方案选择三 计算机数据采集系统设计3.1 传感器的选择3.2 放大器的选择3.3 A/D转换器的选择3.4 记录仪器的选择3.5 测试系统框图3.6 测试系统误差计算 四 计算机数据采集系统程序设计4.1 程序所用语言的选择4.2 程序流程图4.3 程序分析（程序说明）4.4 程序清单五 课程设计总结参考文献一、测试系统设计技术指标1.1、测试系统设计技术指标1 测量参数A. 测试主推力 F： 0150KN；B. 加速度 a1： 0200g； a2： 0400g；a3: 01000g; C. 测试位移 W： 010mm; W2: 010mm;2 测试系统精度要求： 20Fc C 串行采集方式的Fs n*20 Fc其中 Fc：信号频率 n：工作通道数 Fs：A/D采集频率。 D 采集精度 根据测试系统的精度要求选择转换板。常用12位的A/D转换器的精度小于0.05%。计量部门常用的是14位的转换精度为0.01%,0.005%,0.002%,0.0002%。 E：输入方式:常用差分输入方式，程控方式 F：启动工作方式：程序控制方式，外输入电压控制方式，自动启动方式3常用转换板型号 1 SC系列 采集频率: 30KHZ10 MHZ 2 PCL系列 采集频率: 100 KHZ MHZ 3 CS000系列 采集频率: 1.25 MHZ00 MHZ A/D转换器的选择，此系统选择SC105型的A/D转换板，参数为：A分辨率：12位； B.最高采样频率：330KHZ； C.精度:0.05%3.4 记录仪器的选择3.4.1记录仪选择方案（1）磁带记录方式由于磁带具有容量大，存储时间长的特点，因此选择磁带机作为一种记录仪器。磁带上记录的是模拟电压量。（2）计算机记录方式计算机记录数字量的实验数据，便于数据处理分析和长久保存。3.4.2记录仪器的选择（1）磁带机记录： 型号：TEAK DX2000 精度：0.2% （2）计算机记录： 机器配置：P4 采用程序存盘记录方式记录数据。3.5 测试系统框图力传感器（BK系列）磁带记录仪(XD200)A/D-105A动态电阻应变 仪BZ2202计算机P4加速度传感器1（YA11系列）加速度传感器2（YA11系列）加速度传感器3（YA11系列）位移传感器1（WD50A）位移传感器2（WD50A）3.6 测试系统误差计算根据系统总精度计算公式：其中 传感器精度 中间变换器精度 记录仪精度(1) 磁带记录仪(2) 计算机记录符合系统设计要求四、 计算机采集系统程序设计4.1 程序所用语言选择目前前大部分单片机的发开语言都为C语言，它比汇编语言要简洁，且易于修改、移植等等优点。所以在此系统设计中采用C语言。4.2 程序流程图 数据图形显示 数据擦机存入方法数字量计算为电压量 采集数据显示采集同步控制0X41外控制法 A/D初始化 A/D工作条件的设定 界面设定 函数定义 文件头4.3 程序分析在本次实验中具体程序设计如下：a. 源程序名：UA105N.C，调试环境：TC2.0b. 由于试验条件限制，实际编写的程序是针对UA105型A/D多功能版的。c. UA105型A/D多功能版有多种采集方式（触发方式和通道选择方式的组合）。d. 通过本程序可以实现以下功能：A UA105型A/D多功能板采样方式的试验；B 选用16通道A/D转换器，任意点数的试验数据采集；C 采集频率为200KHz，采集通道数为6，采集通道0-5，触发方式软件触发等可以设定；D 任意通道的数据显示、绘图、储存；E 采集循环4.4 程序清单文件头：include是每一个C语言函数所必须调用的语句。/*计算机数据采集程序*/*文件头*/*UA105n TC2.0*/#include stdio.h#include dos.h#include FILE*in1;2.函数定义:是C语言程序设计必不可少的一部分，定义了整个程序所要使用的整体变量，如采集通道数、采集点数、采集频率等。main()int i,d,j,k,fr,fcode,baddr,baddr8,n,innm;unsigned char ch,fch,chn,fh,fl;int dd1024*16;/*给每个通道预留1K数据存储空间,在此是可以扩展的，比如有m个变量每个变量分配2K的空间,为int dd2048*m*/unsigned char g=0;float data2000,pd2000,pd12000,pd22000,pd32000,pd42000;float max,pmax;char *argv;char inchar1,inchar2;int driver=DETECT;int mode=0;baddr=0x240;/*初始化板基址：A/D16位数据输入口*/3.界面设定：为程序的界面设计部分，这个程序的作用与功能。printf(“*n”);printf(“ The program of data collectionn”);printf(“ guider:zhangxunwenn”);printf(“ designer:chenhuilingn”);printf(“ 2011.09.07n”);printf(“*n”);4.A/D工作条件的设定：这三个参数对采集系统本身的要求，系统本身要求的高低对采集频率、采集数据点有直接的影响，如果使用都输入硬件无法达到的要求的性能指标就容易造成采集的数据混乱。printf(fch(0-15)= );/*初始通道数，“0通道”*scanf(%d,&fch);printf(chn(1-16)= );/*通道个数，“2-3-4”*/scanf(%d,&chn);printf(Fr.(KHZ)= );/*采样，“10kHz-300kHz”*/scanf(%d,&fr);printf(N=);/*采样数据点数，“1000-2000-3000“/scanf(%d,&n);fcode=4000/fr;/*分频系数，定时触发方式时通过该口输出分频系数可以控制采样频率，4000KHz和4MHz晶体振荡器分频发出等间隔定时脉冲连续触发A/D转换，可以获得准确的采样频率*/fh=fcode/256;/*高位设定*/fl=fcode%256;/*低位设定*/5.A/D初始化程序：采集析各端口的初始化outportb(baddr+0x10,0);/*初始化A/D通道口预置寄存口，清零，因为下面程序再次初始化首通道，所以此句也可以不用*/outportb(baddr+0x11,0);/*A/D板控制寄存器初始化，此时FIFO清零禁止采集*/outportb(baddr+7,0x54);/*通道工作方式的设定，通道1：方式2*/outportb(baddr+7,0x34);/*通道0：方式2，先低后高*/outportb(baddr+0x10,fch);/*设定自动扫描的首通道*/outportb(baddr+5,chn);/*自动扫描的通道数*/if(chn=1)outportb(baddr+7,0x70);/*如果只有一个通道则以为端口地与方式：选通道1，方式0，先低后高*/else /*否则自动扫描几个通道，并按以下方式：“自动扫描方式，只需设置首通道和通道 for(i=0;ichn+1;i+) 数，板上硬件即可， outportb(baddr+7,0x10); 每次A/Dl转换后自动转换通道在设定范围内循环采集”*/ outportb(baddr+7,0x34); /*空循环等待初始化完成*/ for(i=0;i1000;i+); 6.采集同步控制：0X41外控制法outportb(baddr+4,(unsigned char)fl);outportb(baddr+0x11,0x40);/*允许开始采集*/outportb(baddr+4,(unsigned char)fh);baddr8=baddr+8;/*FIFO状态寄存器，可以大大提高数据传输效率和编程的灵活性，A/D数据先行输入存储器，用户在读取数据时不必查询*/for(i=0;in*chn;i+)/*状态同步读取而可以在存储器未溢出的条件下间隔一次读取成批数据*/ while(!(inportb(baddr8)&1) ; ddi=inport(baddr)0x8000;7.采集数据显示printf(data output,yes or no? );scanf(%s,&inchar1);if(inchar1=y) printf(n); for(i=0;i320;i+) /*显示数据*/ if(chn16) if(!(i%chn) printf(n); printf(%4X,ddi); printf(%+2.4f,ddi/16*.002442);/*电压输出*/ 8.数字量计算为电压表量for(i=0;i1500;i+) datai=ddi/16*.002442;9.采集数据存入方法printf(ntplease input files name: );scanf(%s,argv);in1=fopen(argv, w+); for(i=0;i1500;i+)/*采用文件输出*/ fprintf(in1, n%f,datai); fclose(in1);printf(data have saved!please continue. );printf(n);10.数据图形显示getch();initgraph(&driver,&mode, );ch=0;while(ch15 Quit) ); /*退出控制*/scanf(%d,&ch);moveto(0,-dd0*chn+ch/275+400-80*chn);for(i=0;i640;i+) /*分通道显示波形，开始存储时是几个通道在一起，显示则必须是分开的*/ lineto(i,-ddi*chn+ch/275+400-80*chn); setcolor(3);line(0,400-80*ch,800,400-80*ch);line(0,20,0,800);clear device(); /*清屏*/五、课程设计总结本次设计选择用力传感器、位移传感器，加速度传感器测试6路输入信号，并用动态电阻应变仪、A/D转换器、计算机处理，用磁带记录仪记录。设计电路简单，并采用c语言编程，基本完成桥梁结构实验测试系统设计任务。通过短暂的小学期学习，在张训文老师的认真指导下，我得以从整体上了解到机电一体化系统的设计的理论、方法及其运用，深深地体会到了系