基于I2C总线和SD卡的火车轮轴承温度采集系统
包本刚，邹帅，刘坤，陈凯，刘磊，周显恩
(湖南科技学院 电子工程系，永州 425100)
引 言
火车轮轴承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。现有的轴承温度采集系统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。本文介绍的火车轮轴承温度采集系统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SD卡中。
1 系统设计原理
火车轮轴承温度采集系统的工作原理是，各测量点通过温度传感器获取轴承温度信息，随后通过I2C总线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SD卡中，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I2C总线上，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400MHz，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SD卡来扩展存储器。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。
