1、便攜式靜力貫入儀的設(shè)計與實現(xiàn),基于SoC片上系統(tǒng)的,課題內(nèi)容,課題意義 與現(xiàn)有技術(shù)對比 便攜式靜力貫入儀的總體設(shè)計方案 系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn) 系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)模擬實驗結(jié)果與誤差分析 總結(jié)和建議,一、課 題 意 義,靜力觸探示意圖,車載靜力觸探設(shè)備,便攜式靜力貫入儀,機械式貫入儀,二、與現(xiàn)有技術(shù)對比,電子數(shù)顯貫入儀,便攜式靜力貫入儀,三、系統(tǒng)總體設(shè)計方案,電源 管理,數(shù)據(jù)采集部分 液晶顯示模塊 超聲波測距模塊 USB HOST技術(shù)的實現(xiàn),四、系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn),系統(tǒng)硬件設(shè)計-1、數(shù)據(jù)采集單元,系統(tǒng)硬件設(shè)計-2、液晶顯示單元,采用深圳市欣瑞達電子有限公司，128*64點陣的液晶模塊AG128

2、64C，該模塊不自帶字庫。模塊可直接與C8051F005的8位微處理器相連。,系統(tǒng)硬件設(shè)計-3、超聲波測距模塊,一、超聲波測距原理,S= *t/2,系統(tǒng)硬件設(shè)計-3、超聲波測距模塊,二、超聲波測距實驗數(shù)據(jù),便攜式靜力貫入儀超聲測距示意圖,由表中的數(shù)據(jù)可見，超聲測距在3001300mm之間誤差范圍在1%以內(nèi)。在1米測量范圍內(nèi)精度達到了設(shè)計的要求。,USB是英文Universal Serial Bus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。,系統(tǒng)硬件設(shè)計-4、USB HOST技術(shù)實現(xiàn),在USB的星型拓撲結(jié)構(gòu)中居核心地位的是Host（也稱為主機），任何一次USB數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機發(fā)起和控制，所有的US

3、B外設(shè)都只能和主機建立連接，任何兩個外設(shè)之間或是兩個主機之間無法連接。,系統(tǒng)硬件設(shè)計-4、USB HOST技術(shù)實現(xiàn),嵌入式 USB 主機技術(shù),PC機,場景一,場景二,系統(tǒng)硬件設(shè)計-4、USB HOST技術(shù)實現(xiàn),嵌入式USB主機的軟件設(shè)計規(guī)劃： 1.設(shè)計USB主機系統(tǒng)軟件： 89C52與CH375通信 主機枚舉USB設(shè)備功能的實現(xiàn) 2.設(shè)計USB Mass Storage設(shè)備類協(xié)議軟件： 3.設(shè)計USB用戶軟件：FAT文件系統(tǒng),嵌入式USB主機的硬件設(shè)計規(guī)劃： 1.選擇核心控制器:DSP、單片機 2.選擇USB主機接口芯片: Cypress公司的SL811HS ； Philips 公司的ISP1

4、161 南京沁恒電子有限公司的 CH375,五、軟件設(shè)計,系統(tǒng)軟件設(shè)計-流程圖,系統(tǒng)軟件設(shè)計-流程圖,六、系統(tǒng)模擬實驗結(jié)果與誤差分析,圖4-2 靜力貫入儀數(shù)據(jù)采集的模擬試驗,通常便攜式靜力貫入儀是利用人體力量把探頭勻速地壓入被測表層土土層的，考慮到一個人所能提供最大貫入阻力也就是50Kg，探頭的橫截面積為2.5cm2，換算成應(yīng)力為1960KPa，所以在50KPa1960KPa范圍內(nèi)分別做了加載和卸載模擬實驗，由下表所示。,由表中的數(shù)據(jù)可見，系統(tǒng)誤差最大為2%，滿足任務(wù)要求。便攜式靜力貫入儀適合勘察101960KPa應(yīng)力范圍內(nèi)的淺層土層。在工程勘察中粘性土的貫入阻力PS在100KPa2000KP

5、a之間，所以儀器的能夠應(yīng)用于粘性土等路基檢測。本儀器的最佳測試范圍在100KPa1800KPa之間，滿足常規(guī)試驗要求。,通過對便攜式靜力貫入儀的研究和實驗操作，得出以下結(jié)論： 便攜式靜力貫入儀從電路板貼片式元器件的選擇到系統(tǒng)整體設(shè)計，都體現(xiàn)了便攜式儀器的設(shè)計理念； 便攜式靜力貫入儀器成功采用和結(jié)合了USB存儲技術(shù)、液晶顯示以及超聲波測距技術(shù)，并且滿足工程地質(zhì)原位測試數(shù)據(jù)采集的要求； 微控制器C8051F005高速SoC單片機的優(yōu)良特性，在本設(shè)計中充分顯示出來，但單片機的SMBus/I2C總線、可編程計數(shù)器陣列等功能在本設(shè)計都沒應(yīng)用到，可升級其它功能；另外C8051F005內(nèi)部的ADC有8路通道，在本設(shè)計只用到2路，還可升級便攜式靜力貫入儀器的功能，比如可以采用雙橋探頭或孔壓靜力探頭來測量更多的土層力學(xué)參數(shù)。 考慮到本設(shè)計的硬件資源及一些數(shù)字算法用C語言編寫會非常簡練，故本系統(tǒng)應(yīng)用軟件采用匯編語言調(diào)C函數(shù)的混編方法； 根據(jù)用該便攜式靜