数字温度传感器在高速机车轴承

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1、岩体测试技术论文班级：采矿1101班姓名：艾力亚尔·吐尔洪学号：20111897日期：2014年5月17日指导老师：屠晓利、刘建坡数字温度传感器在高速机车轴承温度检测中的应用班级：采矿1101姓名：艾力亚尔·吐尔洪学号：20111897指导老师：：屠小利刘建坡【摘要】介绍了单线数字式温度传感器DS18B20的性能特点、工作原理及使用方法，给出了在高速机车中基于单片机AT89C52和DS18B20的多点轴承温度检测系统的硬件设计和软件设计两个方面的设计思路。【关键字】数字温度传感器DS18B20；单片机AT89C52；轴承温度检测；高速机

2、车1引言高速铁路以其安全性能好、速度快、经济效益好等优越性成为现代人们安全可靠的交通工具，对其车速、轴温等进行状态监测和故障诊断是保证列车高速安全运行的重要手段。传统的监测仪表存在严重不足：结构尺寸大、系统结构复杂、灵敏度低、抗干扰能力差、制作成本高、稳定性和可靠性差。随着微电子技术的发展，新型的数字温度传感器应运而生，具有代表性的如美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，集成温度测量与A/D转换于一体，安装空间小、传输距离远、性价比低、分辨率高、精度高、可靠性和稳定性高。本文将以DS18B20型数字式温度传感器为例

3、探讨其在高速机车轴承温度检测中的具体应用。2DS18B20介绍2.1性能特点[1]美国DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，采用单总线专用技术，与微机接口连接灵活；测温精度高，测温范围为-55℃~+125℃，固有测温分辨率0.5℃；转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制；内含64位激光修正的只读存储器ROM；用户可通过编程设定温度的上、下限数值；具有多种封装形式。2.2内部电路DS1820的内部结构[2]，主要包括温度传感器、64位激光ROM与单线接口、高速暂存器RAM、温度报警触发器TH和TL、存储与控制逻辑电路、

4、8位循环冗余校验发生器。（1）ROM：内部光刻了唯一的64位ROM代码，可以看作为该器件的地址序列号，开始（最低）8位是产品类型标号，接着48位是该器件的序列号，最后8位是循环冗余校验码。其作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20，通过读取ROM代码，就可以轻松确定传感器所在位置。（2）RAM：由9个字节组成。第0和1字节存放当前温度的低字节和高字节，第2和第3字节存放用户设定的温度报警上限值和下限值，与实际温度测量后比较，如果超值将该器件的告警标志位置位并对单片机发出的告警搜索命令作出响应

5、,多个DS18B20进行多点测温时，报警的器件就会被识别并读取；第4字节是配置寄存器暂存区，用于编程设定传感器的分辨率，低五位一直都是"1"，最高位TM是测试模式位被设置为0，用户可通过R1和R0设置不同的分辨率，设置如表1所列；第5~7字节为厂家保留字节，第8字节存放的是CRC校验码，用来判断接收数据是否正确。2.3测温原理低温度系数振荡器产生固定频率的脉冲信号，送给减法计数器1；高温度系数振荡器产生的脉冲信号输入减法计数器2，确定一个计数门，内部计数器在这个计数门内对一个低温度系数振荡器的脉冲进行计数来完成温度测量。每次测量前，首先

6、将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中。减法计数器1对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值。二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，则这5位为0，只要将测到的十六进制数转为十进制数乘于0.

7、0625即可得到实际温度；如果温度小于0，则这5位为1，将测到的十六进制数需要取反加1后转换为十进制数再乘于0.0625即可得到实际温度。例如：当工作在12位分辨率下，温度为+125℃时，二进制数字输出为0000011111010000，十六进制数字输出为07D0H。3单片机AT89C52与DS18B20组成的多点轴承温度检测系统3.1硬件设计高速机车轴温测量点可以根据需要进行增减，采用单片机AT89C52控制的多点轴承温度检测系统如图1所示[3]，其P1.0接口接DS18B20单线总线，采用寄生电源供电方式，为保证在有效的时钟周期内能

8、提供足够的电流，采用MOSFET管来对DS18B20总线进行上拉，除测温电路外，还有键盘、LED显示、继电器等外围电路，实时显示各测点的温度和进行超限报警处理。图1单片机AT89C52控制的多点轴承温度检测