基于DS18B20的矿用机车轴承温度监控报警系统设计

摘要：为了满足矿用机车轴承温度监控的实际需要，应用数字温度传感器DS18B20和STC89C58RD+单片机，开发了一种矿用机车轴承温度监控系统。该系统采用触摸屏实现人机相互对话，可实现报警值界限设定、DS18B20序列号设定、报警复位等操作，提高了整机的安全性和可操作性。实践表明，该系统测量数据精确、简单实用、维护方便，满足矿用机车轴承温度监控报警的实际需求。

关键词：矿用；数字式温度传感器DS18B20；多点；触摸屏；STC89C58RD+单片机

中图分类号： S951.4+1 文献标识码： A 文章编号：

Abstract: In order to meet the actual needs of mine locomotive bearing temperature monitoring, the digital temperature sensor DS18B20 and STC89C58RD+ microcontroller are used to develop a kind of locomotive bearing temperature monitoring system. The system uses the touch screen to achieve human-machine interaction which can realize the alarm value setting, DS18B20 serial number setting, alarm reset operation. It improves the overall safety and operability. Practice shows, the accurate data measuring, convenient maintenance, simple and practical of the system, it can meet the actual need of the locomotive bearing temperature alarm monitoring.

Keywords: mine; digital temperature sensor DS18B20; multiple; touch screen; STC89C58RD+ MCU

1、引言

矿用机车主要用于井下运输和地面的长距离运输，它相当于铁路运输中的电气机车头，牵引着由矿车或人车组成的列车在轨道上行走，完成对煤炭、矸石、材料、设备、人员的运送。为了保证机车的可靠运转，需要对机车的轴承温度实行实时监控。

传统的监测仪表存在结构尺寸大、系统结构复杂、灵敏度低、抗干扰能力差等缺点[1]。从而设想采用单总线数字温度传感器应用于矿用机车的温度测量。DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS18B20，可直接将温度转化为数字量供微机处理，比传统的温度测量系统的适应性更好，抗干扰能力更强[2]。依据简单实用、抗干扰强、温度检测精确的原则，本系统采用DS18B20实现实时温度检测，由STC89C58RD+单片机构成简单电路进行数据处理，利用触摸屏技术实现温度报警值设定、DS18B20序列号的设定和报警复位。

2、DS18B20器件简介

（1）独特的单总线接口方式：DS18B20与微处理器连接时只需一个I/O就实现微处理器与DS18B20 。

（2）宽电压供电：+3.0~+5.5V，宽温度测量范围：-55~+125℃，精度可达±0.1℃。

（3）每片DS18B20有唯一的64位序列号，支持多点组网功能，能实现多片DS18B20共用一条单总线进行数据传输。

（4）数字信号输出，不需信号放大和A/D转换等电路，只需三个端口：地线、数据线、电源线。

3、基于DS18B20的矿用机车轴承温度监控系统设计

3.1 硬件设计

系统主要由STC89C58RD+和单总线数字温度传感器DS18B20组成。温度信号的采集由DS18B20完成，输出的数字信号送入STC89C58RD+进行处理。整个系统的作用是完成数据的采集、处理、显示和报警灯功能。温度显示通过触摸屏显示，触摸屏可实现人机对话功能，实现温度报警值的设定和报警时复位。触摸屏通过RS232与单片机实现双向通讯。DS18B20的供电方式为外部电源。系统硬件连接图如图1所示。

图1基于DS18B20的矿用机车轴承温度监控系统硬件连接

多片DS18B20采用单总线方式接到单片机系统，节约了单片机的I/O口，给现场布线带来了极大的方便，解决了矿用机车多点轴承的传统温度测量时线路过多难题，非常适合在矿山等恶劣的环境下使用。在系统工作之前，通过触摸屏单个输入每个BS18B20的序列号，供系统读温度时使用。

报警电路输出为开关量，可方便的接入机车的报警电路中，实现轴承超温报警。

3.2软件设计

软件设计采用模块化设计，程序采用C51编程，DS18B20的序列号及报警设定值存在STC89C58RD+的EEPROM中，整个软件分为：DS18B20初始化子程序，读/写DS18B20子程序，读/写单片机EEPROM子程序，温度转换子程序，通讯子程序，报警子程序及触摸屏程序等。由于整个程序较长，略去了通讯子程序、报警子程序及触摸屏程序。系统采用11.0592M的晶振，用户可根据自己的需要设计自己的延时子程序段。温度检测系统主程序如图2所示，图3~5分别为DS18B20A初始化子程序、写DS18B20命令子程序、读DS18B20数据子程序。

图2温度监控系统主程序流程图图3 DS18B20初始化子程序

图4 DS18B20写子程序 图5 DS18B20读子程序

4、结束语

实践表明，单线数字温度传感器DS18B20抗干扰能力强、布线简单、温度测量准确，采用触摸屏与单片机通讯，能友好的实现人机互动，笔者设计的基于DS18B20的矿用机车轴承温度监控系统在湘电集团重装公司的矿用机车上工作稳定可靠，能满足矿用机车中多点的测温检测监控，为实现矿用机车轴承温度状态监测与故障诊断提供及时、有力的依据，确保矿用机车的安全运行。

参考文献

[1]李秋梅，数字温度传感器在高速机车轴承温度检测中的应用[J]，广西轻工业：机械与电气，2010.10（10）

[2]刘春雅，程旭，柴光远等，基于DS18B20的煤井多点温度测量系统研究[J]，工业仪表与自动化装置，2009（2）

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。