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岩体力学是力学的一个重要分支学科,研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学。岩土力学研究中力学性质测试是一种重要的方法,其目的主要是为岩体变形和稳定分析计算提供必要的物理力学参数。
嵌入式实时系统作为计算机应用的一个崭新领域,以其高稳定性、高效率等优点被越来越多应用到各个领域。本文通过设计一种基于嵌入式系统的力学性质检测系统,对岩块力学性质检测的试验数据进行自动化的检测、采集和分析,来准确预测岩体在各种应力场下作用下的变形与稳定性,进而为合理的工程设计提供岩体力学依据。
本文首先介绍了嵌入式系统发展状况和岩体力学研究的相关情况。根据需求,在本系统中的嵌入式系统芯片S3C44BOX、嵌入式操作系统μC/OSII。由于μC/OSII只是一个操作系统核,因此根据需求在操作系统基础上扩展了一系列功能模块,如网络模块,文件存储模块等。
然后结合课题需求,分析和介绍了基于ARM的嵌入式系统设计和实现的详细过程。对嵌入式系统的工作原理以及开发中所涉及的关键技术,进行了详细的说明,并给出了系统的具体实现方法。根据试验需求,采用基于ARM7的嵌入式系统芯片S3C4480X和实时操作系统内核μC/OSII。使用的其他模块主要有串行口,以太网,液晶显示屏,键盘模块,电源模块等。文中详细叙述了:开发bootloader,开发驱动程序(包括串口,LCD等),移植实时操作系统内核μC/OSII,移植TCP/IP协议栈LwIP,使用gcc工具开发嵌入式应用程序和图形界面,设计了一个文件存储系统,在上位机使用Visual C++工具开发了一个数据分析、显示和存储的程序。
最后,根据要求对系统进行了一系列调试。结果表明,本系统已经达到设计要求,满足了岩体力学性质检测技术的需求。
本系统可以将现场数据和实验室试验数据输入计算机,通过测量数据综合和数值分析方法研究岩体变形和破坏特点,解决岩体中建筑物或构筑物的物理力学行为的模拟和预测问题。而且具有高实时性、高可靠性,良好的通用性和移植性。