桥梁挠度测量系统设计.doc

摘要:桥梁的挠度是反映桥梁结构安全的重要指标之一，为此桥梁工程技术人员提出了很多行之有效的挠度测量方法。在现有的大跨度桥梁挠度测量方法中，采用连通管方法测量挠度，具有测点多、受环境因素影响小等特点。然而，现有的连通管挠度仪存在着不能自动测量、精度低、测速慢等不足等缺点，因此，采用先进的光电技术对传统连通管挠度仪进行改进，设计出桥梁挠度自动测量系统，以满足大跨度桥梁挠度长期在线、自动测量的需要，具有重要的理论意义和实用价值。

论文首先建立了桥梁在静载作用下的简单力学模型，推导了桥梁挠度方程，进而对桥梁的挠度分布进行了分析，为挠度测点的布置和测量范围的确定提供了参考。其次，针对大跨度桥梁挠度测量的特点，设计并用红外对管制作了挠度测量传感器，采用单片机stc89c51作为测试系统的处理器，通过I/O口的循环扫描，完成了数据的采集和处理，利用RS-485标准实现了信号的远程传输与通信。并在实验室完成了测试系统的硬件和上位机软件开发工作，解决了系统设计中的若干问题，建立了桥梁挠度测试系统，完成了整个测量系统的调试和实验工作，并对测量结果进行了理论分析和数据处理。

实验结果表明，本文建立的桥梁挠度测量系统测量数据准确、系统可靠，能够满足桥梁挠度测量的要求。

关键词：桥梁  挠度  测量  stc89c51

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论-1

1.1 桥梁挠度测量的重要意义-1

1.2 国内外挠度测量的研究现状-1

1.3 课题的任务和要求-6

1.3.1 课题的研究任务-6

1.3.2 课题的要求-6

1.4 本章小结-6

2 连通管测量桥梁挠度的基本原理-7

2.1 连通管的测量原理-7

2.2 桥梁挠度的简单理论模型-7

2.3 本章小结-9

3 挠度传感器的结构设计-10

3.1 系统总方案的确定-10

3.2 现有的液位测量方法-10

3.2.1 超声波法-11

3.2.2 械扫描式光透射法[17]-11

3.2.3 光透法液位测量方案-12

3.4 本章小结-13

4 主要元器件选择-14

4.1 液位传感器-14

4.1.1 红外对管的原理-14

4.1.2 红外对管的认识-14

4.2 微处理器-15

4.3 显示器-17

4.4 RS-485串行接口-17

4.5 本章小结-18

5 系统硬件设计-19

5.1 单片机最小系统-20

5.2 RS485通信电路-20

5.3 报警电路-21

5.4 红外对管电路-21

5.5 串行通信接口电路-22

5.6 本章小结-23

6 系统软件设计-24

6.1 软件总体设计-24

6.2 液晶显示程序设计-25

6.3 多机通信程序设计-26

6.3.1 通信协议-26

6.3.2 从机通信软件设计-27

6.3.3 主机通信软件设计-27

6.4 串行通信程序设计-28

6.5 本章小结-29

7 上位机设计-30

7.1 C++Builder简介-30

7.2 上位机界面设计-30

7.3 上位机程序设计-31

7.4 本章小结-31

8 系统测试-33

9 总结-36

参考文献-37

致谢-38