在桥梁混凝土测温中的应用

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1、DS18B20在桥梁混凝土测温中的应用作者：中南大学铁道校区防灾研究所蒋晴霞赵望达裘志浩摘要：摘要介绍美国DALLAS公司的单线数字温度传感器DS18B20在其前代产品DS1820基础上的新特性和与单片机的较详细的接口电路及读写时序，并针对它在桥梁混凝土测温系统的应用中出现的与硬件和软件有关的问题给出解决方法。关键词：DS18B20混凝土测温单片机概述秦皇岛-沈阳高速铁路客运专线上有许多要架桥的路段，而在远离桥梁厂的野外现场浇制桥梁时，为保证梁身浇注的质量，须做到：①养护时梁内任意两点之间的温度差不能超过规定值；②混凝土浇注后14天的水化热温度曲线须符合所用规格混凝土的

2、水化热温度曲线；③混凝土受太阳照射后桥身的各个部位的热胀冷缩不同，导致桥面和腹板出现日照温差，产生温度应力，此应力不能超过一安全极限值，否则将影响桥梁的承载力。本系统采用DS18B20和单片机及其外围电路构成完整的温度采集及数据传送电路，用于采集混凝土浇注后14天内的水化热温度及第14天以后，1年内的日照温差，并存入数据库，对桥梁的质量及使用年限进行评估和预测。一、DS18B20新特点和结构DS18B20是美国DALLAS公司继DS1820之后推出的增强型单总线数字温度传感器。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便

3、的使用和更令人满意的效果。1.DS18B20的新性能(1)可用数据线供电，电压范围：3.0~5.5V；(2)测温范围：-55~+125℃，在-10~+85℃时精度为±0.5℃；(3)可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；(4)12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字；(5)负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。2.DS18B20的外形及引脚说明外形如图1所示。其体积只有DS1820的一半，引脚定义相同。1（GND）：地2（DQ）：单线运用的数据输入输出引脚3（VDD）：

4、可选的电源引脚图1DS18B20引脚结构图3.DS18B20内部结构（1）DS18B20的内部结构如图2所示。图2DS18B20内部结构图DS18B20有4个主要的数据部件：①64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。②温度灵敏元件。③非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。④配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20在工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图3所示。其中，TM：测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；R0、R

5、1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如表1所列，出厂时R0、R1置为缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。TMR1R011111MSBLSB图3DS18B20配置寄存器结构图表1配置寄存器与分辨率关系表R0R1温度计分辨率/bit最大转换时间/ms00993.750110187.510113751112750（2）高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如图4所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位

6、在前，高位在后，数据格式如图5所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。表2是对应的一部分温度值。8位温度低位温度高位THTL配置保留保留保留CRCLSBMSB图4DS18B20存储器映像图图5温度值格式图表2DS18B20温度数据表十六进制表温度/℃二进制表示示+125000001111101000007D0H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H0000000000000

7、00000000H-0.51111111111111000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H4.DS18B20工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20的读写时序如下。PROCWRITEWRITE:MOVR2,#8CLRCWR1:CLRDQMOVR7,#6DJNZR7,$RRCAMOV