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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： 日期：2014年5月1 7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探讨其在高速机车轴承温度检测中的具体应用。 2 DS1 8B2 0 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、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有哪些信誉好的足球投注网站命令作出响应,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0.0625 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0000 0111 1101 0000，十六进制数字输出为07D0H。 3 单片机AT 8 9C5 2 与DS1 8B2 0 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