【摘要】： 随着经济的发展和桥梁的增加,桥梁监测越来越受到政府和工程界重视。桥梁建成以后,由于受气候、环境因素的影响,结构材料会被腐蚀和逐渐老化,长期的静、动力荷载作用,使其强度和刚度随着时间的增加而降低。这不仅会影响行车安全,更会使桥梁的使用寿命缩短。对桥梁结构的健康状况进行检测与监测,并在此基础上对其安全性能进行评估是桥梁运营日常管理的重要内容。 本文对桥梁坍塌监测系统进行了可行性分析,制定了系统的数据采集方案,确定现场控制系统和远程数据传输的方式,并提出主控制室的架构组成,从而给出了桥梁坍塌监测系统的总体设计方案。 主要研究了桥梁坍塌监测系统中的现场控制系统,确立使用具有强大的扩展功能的飞思卡尔公司的MCF5272嵌入式芯片作为核心处理单元。详细分析了硬件系统的设计方案,硬件组成包括:(1)MCF5272主控系统的总体架构:复位电路、SDRAM、Flash与BDM接口等。(2)100M以太网接口和GPRS通信模块。(3)串口扩展电路。 最后,结合实际情况选择了μClinux操作系统作为现场控制系统的重要组成部分,在介绍Bootloader的编译和开发原理的基础上,着重论述操作系统μClinux的裁减、编译、移植和调试等的实现。 综上所述,论文完成了桥梁坍塌监测系统的总体设计,运用嵌入式技术搭建现场处理控制系统,以实现对数据的处理与传输。 【关键词】：桥梁坍塌监测 嵌入式系统 MCF5272 μClinux
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U446.2
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2009.066664
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 本领域国内外现状10-11
• 1.3 桥梁坍塌监测的意义11
• 1.4 桥梁坍塌监测系统的构成11-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-15
• 第二章 嵌入式系统15-23
• 2.1 嵌入式系统15-16
• 2.2 嵌入式处理器16-19
• 2.3 嵌入式操作系统与实时操作系统19-22
• 2.4 嵌入式系统的应用22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 桥梁坍塌监测系统总体设计23-34
• 3.1 桥梁坍塌监测系统的需求分析及可行性研究23-25
• 3.1.1 需求分析23-24
• 3.1.2 技术可行性研究24-25
• 3.2 数据采集系统的方案制定25-27
• 3.2.1 多传感器测量的要求25
• 3.2.2 数据采集对象的确定25-26
• 3.2.3 传感器分布26-27
• 3.2.4 采集数据与现场控制系统的连接27
• 3.3 现场控制系统的方案制定27-31
• 3.4 远程数据传输方式的制定31
• 3.5 主控制室系统确定31-32
• 3.6 桥梁坍塌监测系统的总体方案32-33
• 3.7 本章总结33-34
• 第四章 现场控制系统的硬件平台设计34-49
• 4.1 基于MCF5272 的嵌入式硬件平台的设计34-35
• 4.1.1 整体设计方案设计描述34
• 4.1.2 主要组成部分介绍34-35
• 4.2 整体设计方案的实现35-41
• 4.2.1 MCF5272 设计35
• 4.2.2 复位电路35-36
• 4.2.3 Flash 扩展36-38
• 4.2.4 SDRAM 扩展38-39
• 4.2.5 电源的设计以及在电路稳定性和抗干扰方面的考虑39-40
• 4.2.6 BDM 调试接口电路40-41
• 4.3 远程通信41-44
• 4.3.1 以太网接口设计41-43
• 4.3.2 GPRS 通信模块43-44
• 4.4 串口扩展电路44-48
• 4.4.1 串口扩展芯片45-46
• 4.4.2 RS232 收发器46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 嵌入式uClinux 操作系统移植49-59
• 5.1 uClinux 嵌入式操作系统49-52
• 5.1.1 选择μClinux 的原因49-50
• 5.1.2 μClinux 针对NOMMU 的特殊处理50-51
• 5.1.3 μClinux 的多进程处理51-52
• 5.2 嵌入式Linux 开发工具52-53
• 5.2.1 Shell 脚本52
• 5.2.2 gCC 编译器52-53
• 5.2.3 Make 项目管理工具53
• 5.3 Bootloader 的编译和开发53-55
• 5.3.1 Bootloader 工作原理53-54
• 5.3.2 Bootloader 定制、编译与烧写54-55
• 5.4 uClinux 的移植55-57
• 5.4.1 μClinux 源码的获得55-56
• 5.4.2 μClinux 开发工具的获得与安装56
• 5.4.3 μClinux 内核的配置与编译56-57
• 5.5 嵌入式软件开发57-58
• 5.6 本章小结58-59
• 工作总结与展望59-60
• 全文工作总结59
• 展望59-60
• 参考文献60-63
• 攻读学位期间发表的学术论文63-64
• 致谢64