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基于I2C总线和SD卡的火车轮轴承温度采集系统

作者:时间:2013-03-06来源:网络收藏
引 言

  的损坏将导致重大交通事故,提前预防是避免事故发生的最好办法。现有的轴承大都不能实时采集温度信息,而且不能大量保存相关信息供人们分析。本文介绍的运用高性能的处理器,能够在火车运行的过程中不断记录温度与时间信息,并实时地把相关信息存储到中。

  1 系统设计原理

  的工作原理是,各测量点通过温度传感器获取轴承温度信息,随后通过把这些信息转输给主机,主机收到后根据数据进行超温报警等动作,同时把数据存储在中,以便查询。该系统以S3C2440A为主控制器,外部各个温度传感器直接挂接在上,就可以实现主机对传感器数据的采集,从而简化了硬件电路。同时利用S3C2440处理器速度快的特点,可以实时对温度进行采集,并且可以高速地存储大量温度信息。通过时钟芯片,还可以记录对应时刻各测量点温度的情况。

  2系统硬件设计

  主控制器直接采用了Mini2440最小系统板。其处理器为三星S3C2440A,主频高达400 MHz,很好地满足了系统对速度的要求。在温度测量方面,选取DS18B20数字温度传感器,它的精确度很好地满足了设计需要,价格较低,大大降低了开发成本。在通信方面,选取了I2c总线连接方式。利用处理器2个I/O口,简单方便地实现了数据的采集。时钟芯片:DS1302还为系统提供了准确时间信息,可让人们准确了解具体时刻各测量点的温度信息。该部分的示意图如图1所示。


  系统采用来扩展存储器。在该系统中,SD卡用于存储大量的信息,也可以很方便地将相关信息转出。S3C2440A处理器中集成了SD卡控制器,给硬件电路的设计带来了方便。SD卡硬件连接图如图2所示。



  在轴承温度采集系统实际工作中,电源的稳定是相当重要的。该系统需要5 V、3.3 V的工作电源。+5 V电压经过LM1117稳压后,可以得到+3.3 V的电压,供Mini2440最小系统板与SD卡电路使用,+5 V的电压由温度传感器、时钟芯片等器件使用。电源模块硬件图如图3所示。


  3系统软件设计

  设计的主要任务是完成测量点与主机的通信,以及对各测量点温度数据的采集、处理和存储。

  3.1传感器数据的采集

  考虑到系统对温度采集实时性的要求,系统每隔100ms采集1次温度传感器的数据,并不间断地对整组测量点进行轮流采集,确保让每个测量点的温度数据能及时地被主机处理。数据采集软件流程如图4所示。


  3.2主机数据处理和管理软件的设计

  此模块软件的主要任务是处理采集的数据并存储数据。软件将采集到的数据进行比较,如果温度有大于65℃,将启动报警程式,并可以根据温度的变化趋势采取相应的预防措施。同时,在每次读取传感器数据的过程中记录此刻的时间,软件将保存本次采集的温度和时间信息。当数据转出时,可以清晰地看到各个时刻所对应的不同温度。数据处理的软件流程如图5所示。


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