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基于ARM的汽车传动轴安全监测系统研发

韩术  
【摘要】: 机械系统在生产和使用过程中,会出现损坏、变形、变质等情况,所以需要对机械系统的安全性进行监测。然而随着机械系统应用范围的扩大,用于机械系统的传统安全监测系统,已很难满足重要装备机械传动系统的要求,使得关键信号的获取及提取困难,一些重要设备,如汽车传动系统、坦克传动箱、风电齿轮箱、舰船齿轮箱等的状态监测、损坏原因分析及残余寿命预测等都无法有效实现,导致提高其产品的可靠性困难。汽车传动轴的安全性监测是这类问题中的典型,而针对这一情况开发的汽车传动轴安全监测系统,是一个高集成化、可适应各种恶劣测量环境的嵌入式电子设备,该系统的成功研发,不但能够监测汽车传动轴的安全性,还能为此类问题提供解决方案和平台支持。 汽车传动轴安全监测系统采用32位微处理器作为核心处理器,完成信号采集、数据存储及管理、数据传输和数据显示及管理等功能。通过对本系统的实际需求的分析,制定了汽车传动轴安全监测系统的设计方案。硬件设计选用PHILIPS公司的ARM7芯片LPC2146作为核心处理器,在其上运行整个程序,实现对外围模块的控制等。以此为基础,选择体积较小的嵌入式操作系统uC/OS-Ⅱ作为本设计的软件开发平台。电源部分采用高容量、小体积电池作为系统电源,并采用电源监控芯片实现电源监控;采用大容量NANFLASH作为系统存储设备,实现对数据的存储和管理;采用射频芯片实现用户对设备的无线控制;与上位计算机交互数据时,采用USB2.0全速接口,实现数据高速可靠传输。另外,为了适应设备所处的特殊环境,为设备设计了用特殊材料制成的外壳。 依照以上设计方案进行系统的开发和测试,最终使得系统具有以下功能:可采集多路扭矩信号,且能满足较高的采样精度和采样速率要求;可实现海量数据储存、较高的存储速率、数据的定位定时存储及其安全管理;可实现数据在设备与上位计算机之间的USB方式传输;上位计算机能按用户要求定时定位读取数据,并将其在终端上以波形方式显示,实现设备与用户友好交互;设备易安装且能够适应测试环境的恶劣条件。


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