论文总字数：21192字

摘 要

随着现代交通的发展，现如今的我国，绝大多数的公路都是沥青路面。可以说其在我国道路运输当中起到了至关重要的地位。但是，由于不断增长的交通运输量，日益增多的车辆超载、超重问题的出现，许多路面在通车后不久就出现了泛油、坑槽、车辙等病害现象，现如今就是车辙损坏为最，所以车辙实验必不可少，其中对车辙过程中的压力位移的数据采集尤为重要。

首先本文对车辙实验系统的设计的定义、意义、研究重点、研究状况进行了介绍；并介绍了Keil软件开发系统以及Mini STM32 开发板的主要模块原理功能和特点。

本文内容具体是用钢轮和充气轮胎以一定的压力碾压沥青混合料之后，测量其形变的位移大小。系统控制钢轮和充气轮胎按照上位机设定的速度和次数碾压沥青混合料，并在设定的位置采集位移后将位移值和压力值保存并传送给上位机。系统与上位机采用主从式通讯方式为自定义协议通讯。系统接收上位机发来的启动、停止、正转、反转等各种指令，并及时反馈相应的反馈信号，最后实现用stm32f103实现压力和位移的采样。最后是本文的一些测试结果和总结。 

关键词：车辙 数据采集 STM32

The design of the rutting test system based on stm32

Abstract

With the development of modern transportation, the vast majority of the roads are asphalt pavement.. It can be said that it plays a vital role in road transportation in China.. But due to the growing traffic volume, increasing the overloading of vehicles, the problem of overweight, many roads in opening appeared shortly bleeding, pits, rutting diseases, now is rutting damage for the, so the rutting experiment is absolutely necessary, which on the rutting of pressure and displacement data acquisition is particularly important.

First in this paper, the design of rutting test system definition, significance, research focus, research status were introduced. And the keil software development system and mini STM32 development board mainly module principle functions and features are introduced.

The content of this paper is to measure the deformation displacement of the steel wheel and pneumatic tire after a certain pressure of roller compacted asphalt mixture.. Control system steel wheels and pneumatic tire set to a host computer's speed and the number of roller compacted asphalt mixture, and after the set position acquisition displacement the displacement value and pressure value preserved and transmitted to the host computer. The communication between the system and the host computer is based on the master-slave communication mode for the customization protocol communication. The system received the host computer to start, stop, forward, reverse and other instructions, and timely feedback feedback signal, and finally realize the pressure and displacement of the sampling with STM32F103. Finally, some of the results of this paper are summarized..

Key Words:rut；data collection；based on the stm32

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 车辙实验系统的设计背景 1

1.2 研究成果 1

1.2.1 国外发展现状： 1

1.2.2 国内发展现状： 2

1.3 车辙实验系统的主要内容和工作安排 2

第二章 车辙实验系统仪系统设计和研究方法 4

2.1. 车辙实验简介 4

2.1.1 车辙试验 4

2.2. 我国车辙实验仪简介 4

2.2.1 我国车辙实验系统仪 5

2.2.2 汉堡车辙实验系统仪 6

2.3. 车辙实验系统方法 6

2.3.1 我国车辙试验方法 6

2.3.2 汉堡车辙实验方法 7

2.4.　本章小结 7

第三章 车辙实验系统的硬件设计 8

3.1 车辙实验系统仪的硬件设计总概况 8

3.2 altium designer软件开发系统 8

3.3 STM32单片机的设计 8

3.4 JTAG电路原理图 9

3.5 MAX3232转换电路 10

3.6 压力和位移传感器 11

3.7 A/D转换器 12

3.8 阻抗匹配电路 12

3.9 滤波电路 13

3.10 电源电路 13

3.12 步进电机驱动器 14

3.13 SP3485电路 15

3.14 本章小结 16

第四章 车辙实验系统的软件设计 17

4.1车辙实验系统的总体软件结构介绍 17

4.1.1 车辙实验系统的总体软件结构 17

4.2 KeilVision4集成开发环境简介 17

4.3 车辙实验系统子程序 17

4.3.1 A/D子程序 17

4.3.2 数据通讯子程序 19

4.3.3 基于PWM的步进电机控制 23

4.3.3 MODBUS介绍 24

4.4 本章小结 26

第五章 程序—车辙试验 27

5.1 介绍 27

5.2 主程序 27

第六章 总结与展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1 车辙实验系统的设计背景

随着现代交通的发展，现如今的我国，绝大多数的公路都是沥青路面。可以说其在我国道路运输当中起到了至关重要的地位。但是，由于不断增长的交通运输量，日益增多的车辆超载、超重问题的出现，许多路面在通车后不久就出现了泛油、坑槽、车辙等病害现象，现如今就是车辙损坏为最，所以车辙实验必不可少，其中对车辙过程中的压力位移的数据采集尤为重要。

现代交通发展过程中，车辆的超载超重问题十分的严重。比如，在山西等一些偏远山区，对他们经济发展尤其重要的就是运煤路线，但是就是在这条经济命脉上，各种大型超载运输汽车不间断出现在道路上，其数量在所有车流量当中占有一半以上的比例，更为严重的是汽车超载率在30%左右。之所以举这个例子，是因为车辙危害程度随着地面承受压力的提升迅速提高，在相同的轮胎面积下，车辆超载，地面就回收到更多的压力影响。10t重车在超载30%的情况下接地压力为0.745MPa,于是室内车辙实验分别在接地压强为0.75MPa、0.7MPa时,沥青路面0.75MPa比0.7MPa的DS值分别降低33%,22%。这说明汽车超载迅速加重了车辙的发展。

1.2 研究成果

1.2.1 国外发展现状：

车辙试验的发展是从一开始的层应变法，层应变法是Barkdale和Romain提出的，其优点就是是把沥青路面的面层变形考虑到了，这一点是很重要的。到后来的Hofstr，他发现了车辙是由于剪应变形成的，车辙现象是出现在沥青路面内部，而不是表面。他还通过大量的实验得出剪切变形可以通过提高材料密度来实现。然后就是Tarvey，他得出结论剪切特性具有非线性。他的实验很注重试件属性，其中试件的形状和尺寸要适当。他是反复对沥青路面进行频率扫描，并且对沥青路面的恒定高度精心反复剪切的到的。

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