收费站超载车辆检测

晋中学院本科毕业设计题目高速公路收费站超载车辆动态检测装置院系机械学院专业机械设计制造及其自动化姓名王燕娥学号1314312126学习年限2013年9月至2015年6月指导教师潘铭志职称讲师申请学位工学学士学位2015年5月28日高速公路收费站超载车辆动态检测装置学生姓名：王燕娥指导老师：潘铭志摘要：随着经济和交通运输的发展，车辆超载现象也越来越严重，交通事故越来越频繁，为了治理交通保障安全就需要设计超载检测装置。

国内对动态称重系统的起步比较晚，尽管已经设计出来但是结果不理想。

本设计是高速公路收费站超载车辆动态检测装置，其原理是用轴重估计轴数、轮胎个数和静态时的重量，进而得出车辆是否超载，并将超载情况在显示器上显示。

采纳P89C58X2单片机作系统的心脏，利用电阻应变式称重传感器，将质量信号转化为容易测量的电信号再通过OP—07运算放大器放大信号传送给AD574模数转换器转换到芯片PDIUSBD12实现与单片机进行通信接口，最后通过LED显示结果。

设计出来的动态称重系统的测量精度有所提高的，同时也降低了对同行速度的限制。

关键字：单片机电阻传感器超载检测模数转换器Highway toll station overloaded vehicle motiondetection deviceAuthor’s:WangYan’e Tutor:PanMingzhiABSTRACT:With the development of economy and transportation,vehicle overloading is more and more serious,more frequent accidents,in order to control the traffic safety on the need to design overload detection devices. China started to dynamic weighing system is relatively late,although has been designed,but the results are not satisfactory.This design is a highway toll station overloaded vehicles motion detection device,its principle is to estimate the number of axes with axle loads,the number of tires and static weight,and then come to whether the vehicle is overloaded,and overloading on the display.SCM for adoption P89C58X2 heart of the system,using resistance strain gauge load cell,the quality of the signal is converted to an electrical signal and then easily measured by OP-07 op-amp amplifies the signal transmitted to the AD574ADC conversion to achieve with the microcontroller chip PDIUSBD12communication interface, and finally display the results by LED.Accuracy designed dynamic weighing system has improved,but also reduces the speed limits on counterparts. KEYWORDS:Single chip microcomputer Resistive sensor Overloaddetection Analog to digital converter目录1绪论 (1)1.1设计背景 (1)1.2国内动态称重系统的发展 (1)1.3国外动态称重系统的发展 (1)1.4动态称重的意义 (2)2控制方法及特点 (2)2.1PLC控制技术的发展及特点 (2)2.2单片机控制技术的发展及特点 (4)3高速公路收费站超载车辆动态检测装置的硬件设计 (5)3.1收费站动态称重系统的设计思路 (5)3.2高速公路收费站称重系统简介 (6)3.3称重系统分析 (6)3.4称重传感器的选择 (8)3.5数据采集电路设计 (9)3.6LED显示器电路设计 (12)3.7USB接口电路设计 (13)4秤体设计及实验结果 (26)4.1秤体结构设计 (26)4.2实验结果与分析 (27)总结与致谢 (28)参考文献 (29)附录动态称重电路图 (30)1绪论1.1设计背景随着国民经济和交通运输的发展，重型卡车超载在额外利润驱动是每况愈下。

现在重型卡车是道路上的很大的负担。

实验结果表明，如果超载100%的卡车经过，对沥青路面造成的破坏相当于卡车在标准最大负载情况下经过256次对水泥路面破坏的65500倍。

另一个试验表明，当一辆卡车的重量超出路面所能承受载荷的一倍时，所造成的损失会是原来的20倍。

超重车辆可能引起桥梁结构和道路损坏，也可能造成严重的灾害，或者损害造成严重结构破坏。

作为重型车辆超载的问题是很普遍，因此桥梁和道路的早期破坏也越来越严重。

因此，许多桥梁和道路的寿命远远小于他们的设计工作寿命，如车辙问题，空洞，裂纹，沉陷，错台，裂缝，破裂等。

有些桥梁由于超重坍塌，如在2007常州大桥，2009上海周浦呼兰河大桥，2012钢便桥。

通过结构损伤引起的安全事故使人们的生命和财产受到巨大威胁并导致巨大的经济损失。

因此，结构健康监测（SHM），定义为使用原位、无损传感和结构特点的分析，对桥梁和道路是必要的。

结构健康监测可以及时发现结构的损害和评估其安全性，也能预测结构的性能变化和剩余寿命的维修决策。

1.2国内动态称重的发展最近，在木工程结构上结构健康监测已经成为一个重要的设计。

然而，目前它是比较贵的，只可应用在高预算，大型工程。

例如上海成都高速公路和中国的成本约15000000元。

这样的高成本阻碍了低预算工程使用结构健康监测技术。

此外，车辆超载仍然是一个关键问题，特别是在国家公路主干线。

虽然静态过载已经建立监测站，他们为了实现相对较大规模的高精度的静态人工检测。

此外，车辆必须停止和队列的静态重量测试，这将减缓交通负担但检查所有车辆是不可行的。

因此，在动态车辆称重测量的基础上，结合车辆本身、桥梁和道路的承载能力、服务生活，以及疲劳的程度将会非常有前途。

1.3国外动态称重的发展20世纪50年代欧盟（EC）成员国，日本设计动态车辆称重系统。

在上世纪六十年代后期，国外开始设计车辆动态平板式称重系统。

1974年国外有人设计出压电动态称重系统，即vibracoax。

1988年，用新型的压电传感器'vibetek2.0来检测负载并且它的性能被证明是优于压电动态称重系统在英格兰。

1994年，欧盟正式开始重轴和车辆运动的欧洲（波）。

试验结果说明，在绩效上的价值Kistler产品，PAT和小公司。

2000年，压电由MIS传感器系统在年度会议上展出。

该系统可以测量的移动速度，轴数，轴距，和车辆分类，动态称重。

当前的动态称重系统主要集中在传感单元的设计，数据采集，很少考虑实现设备。

根据实际需要，低成本的实时监控车辆对道路对道路对桥梁称重的报警集成微系统。

1.4本次设计意义随着经济文化的发展，人类对生活各方面的要求变高了，于是交通工具种类增多了，生活节奏加快了。

在高速公路上越来越多的车辆行驶，于是便出现了好多交通问题，高速公路需要加大管理。

例如：掌握来往车辆、车型、流量、车辆载重等数据，可以更好的管理高速公路。

不清楚这些问题或处理的不当就会给自己、他人和社会带来不必要的麻烦。

本次设计采用单片机能够克服产品种类繁多、用晶体管所做，不方便控制，不安全、不可靠等缺点，从而产生方便和快捷的监测控制。

本次设计不仅提高了公路的通行效率而且减少了收费站人员的投入，较为有效地解决了收费站的问题。

交通是经济发展的根本，本次设计缓解了交通压力和减少了高速公路工作人员的工作量的前提下也保护了路面保障了人生命和财产安全，有利于经济发展。

2控制方法及特点控制方法PLC、单片机等。

本设计主要考虑PLC和单片机的控制方法对系统进行控制。

2.1PLC控制技术的发展及特点1.PLC控制技术的发展在工业方面PLC控制技术应用比较广泛，PLC技术在工业自动化领域有很大发展空间。

PLC控制技术将来有更大的发展，PLC技术朝着微小化、多功能、更可靠、兼容性好、多功化、标准化、信息化、软PLC标准化，与总线结合等方向发展。

通过下面几个方面体现：（1）加强PLC信息处理能力计算机网络技术快速的发展，把计算机新技术与PLC相结合，便可以让可靠性和稳定性提高。

PLC联网能够方便进行信息交流和智能控制设备，进而实行分散控制和集中管理。

（2）开放和标准化互不通用PLC的总线、通信网络、协议和Ｉ／Ｏ模块。

但是现在的PLC采用了工业的标准要求。

为了让PLC执行更多的任务并且更开放，在PLC系统中可以多装几个中央处理器模块，一种任务对应一个中央处理器。

这样可以极大增加PLC的开放性。

（3）微型化，高速化PLC微型化省空间、成本低、安装灵活。

现有的一些大型PLC比其他的安装空间要小50％左右。

PLC技术发展关键是因为运算速度高速化。

PLC中央处理器模块用的是32位的RISC芯片，运算一条基本指令的时间仅为十个纳秒运算速度提高了很多。

（4）PLC的出现实现在电脑平台上和Windows操作环境下工作通过软件。

软件PLC具有硬PLC功能、可靠性、速度、查找故障等特点，软PLC是计算机和PLC开关控制量、控制模拟量数学运算、处理数据等的结合。

2.PLC控制技术的特点PLC技术的发展除了有工业自动化的需要外还具有许多优点，可以提高工业方面的可靠、安全和灵活同时方便并且经济。

（1）PLC具有以下优点：1）具有较高的可靠性和抗干扰能力PLC采用一系列的硬件和软件抗干扰措施，正常工作时间为几十万个小时。

硬件方面，光电隔离对I/O接口电路；多种形式的滤波为供电电源及线路。

软件方面，PLC 扫描系统中设置故障检测和自诊断程序，受到外界干扰时立刻停止读写，一旦恢复继续工作。