专利名称：寒区地温观测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种寒区地温观测系统，属于野外地温测定技术领域。
背景技术：
地温是指地表面和以下不同深度处土体温度的统称，旨在测定地基土体温度随季节变化引起地基土体力学性能的变化，由此评估对地上构筑物的影响。现有用于检测地温的设备存在以下缺点一、测试设备复杂，笨重，埋设保护不方便，不适合野外无间断观测；二、需外接电源，无电源供应下野外测试不能全天候进行；三、测试时间无法实现自动控制；四、传统的传感器和外接测试设备成本造价较高。

实用新型内容本实用新型是为了解决现有地温测试设备结构复杂，不适合野外无间断观测的问题，提供一种寒区地温观测系统。本实用新型所述寒区地温观测系统，它包括单片机、电阻、传感器连接器、三芯数据采集电缆、N个型号为DS18B20的温度传感器、时钟和外部扩展数据存储器，N为自然数，所有温度传感器并联在三芯数据采集电缆上，温度传感器的VDD管脚连接三芯数据采集电缆的电源线，温度传感器的DQ管脚连接三芯数据采集电缆的信号线，温度传感器的GND管脚连接三芯数据采集电缆的电源地线，所述三芯数据采集电缆的电源线通过传感器连接器连接+5V电源，三芯数据采集电缆的信号线通过传感器连接器连接单片机的一个 I/O端口，该I/O端口与+5V电源之间串联电阻，三芯数据采集电缆的电源地线通过传感器连接器接+5V电源地，单片机的时钟信号输入输出端连接时钟的时钟信号输出输入端，单片机的数据和地址总线连接外部扩展数据存储器的数据和地址总线，所述三芯数据采集电缆为带有屏蔽层的电缆。它还包括锂电池，锂电池用于为单片机、传感器连接器、时钟和外部扩展数据存储器提供工作电源。它还包括电池管理电路和充电接口，电池管理电路的充放电控制信号端连接锂电池的充放电控制端，电池管理电路的电源信号输入端连接充电接口的电源信号输出端。它还包括键盘，键盘的预置信号输出端连接单片机的预置信号输入端。它还包括显示器，显示器的显示信号输入端连接单片机的显示信号输出端。它还包括USB串行接口，USB串行接口通过USB驱动电路连接单片机的USB串行数据端。所述单片机为51系列单片机，型号为STC89C58。所述时钟的型号为DS12C887。[0020]所述外部扩展数据存储器的型号为AT24C256。所述N小于或者等于108。本实用新型的优点是本实用新型的体积小，轻便，便于野外测试埋设保护；单过采用单片机，可实现连续不间断的地温测试，将测温数据存储在外部扩展数据存储器中，在最多连接108个温度传感器的条件下，每天测试两次温度，数据存储可达40天，同时可扩展存储空间；本实用新型采用外接锂电池的方式供电，可保证测试持久，系统设置在测试时供电，在非测试时间处于休眠状态，保证锂电池达到最大续航能力，按照一天测量2次计算， 锂电池的续航能力可达40至60天，完全可以满足数据存储要求。

图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一下面结合图I说明本实施方式，本实施方式所述寒区地温观测系统，它包括单片机I、电阻2、传感器连接器3、三芯数据采集电缆、N个型号为DS18B20的温度传感器4、时钟5和外部扩展数据存储器6，N为自然数，所有温度传感器4并联在三芯数据采集电缆上，温度传感器4的VDD管脚连接三芯数据采集电缆的电源线，温度传感器4的DQ管脚连接三芯数据采集电缆的信号线，温度传感器4的GND管脚连接三芯数据采集电缆的电源地线，所述三芯数据采集电缆的电源线通过传感器连接器3连接+5V电源，三芯数据采集电缆的信号线通过传感器连接器3连接单片机I的一个I/O端口，该I/O端口与+5V电源之间串联电阻2，三芯数据采集电缆的电源地线通过传感器连接器3接+5V电源地，单片机I的时钟信号输入输出端连接时钟5的时钟信号输出输入端，单片机I的数据和地址总线连接外部扩展数据存储器6的数据和地址总线，所述三芯数据采集电缆为带有屏蔽层的电缆。DS18B20温度传感器4为单线式数字温度传感器，其主要技术指标为测量范围为-55°C +125°C，在-10 +85°C范围内，精度为±0. 5°C。由于DS18B20温度传感器4 在出厂时，每片芯片内部带有地址，因此，可以通过读取芯片中固化的地址来区别芯片，并获取对应的温度传感器4的温度值。将N个型号为DS18B20的温度传感器4并联在一条三芯数据采集电缆上，再通过由电阻2组成的简单的公用接口电路直接连接到单片机I上，即可完成对待测区域多点的温度测量。数据采集由单片机I完成，时间控制由时钟5完成，数据存储由外部扩展数据存储器6完成。
具体实施方式
二 下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，它还包括锂电池7，锂电池7用于为单片机I、传感器连接器3、时钟5和外部扩展数据存储器6提供工作电源。本实施方式采用外接电源，即通过锂电池7供电的方式。为了确保锂电池7能够工作更长的时间，可通过软件设计使观测系统在非读取、非存储数据时处于省电模式。
具体实施方式
三下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式二的进一步说明，它还包括电池管理电路8和充电接口 9，电池管理电路8的充放电控制信号端连接锂电池7的充放电控制端，电池管理电路8的电源信号输入端连接充电接口 9的电源信号输出端。
具体实施方式
四下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，它还包括键盘10，键盘10的预置信号输出端连接单片机I的预置信号输入端。
具体实施方式
五下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、 二、三或四的进一步说明，它还包括显示器11，显示器11的显示信号输入端连接单片机I的显不信号输出端。
具体实施方式
六下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一、 二、三、四或五的进一步说明，它还包括USB串行接口 12，USB串行接口 12通过USB驱动电路连接单片机I的USB串行数据端。
具体实施方式
七本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五或六的进一步说明， 所述单片机I为51系列单片机，型号为STC89C58。
具体实施方式
八本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步说明，所述时钟5的型号为DS12C887。
具体实施方式
九本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六、七或八的进一步说明，所述外部扩展数据存储器6的型号为AT24C256。
具体实施方式
十本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九的进一步说明，所述N小于或者等于108。
权利要求1.一种寒区地温观测系统，其特征在于它包括单片机(I)、电阻(2)、传感器连接器(3)、三芯数据采集电缆、N个型号为DS18B20的温度传感器(4)、时钟(5)和外部扩展数据存储器(6)，N为自然数，所有温度传感器(4)并联在三芯数据采集电缆上，温度传感器(4)的VDD管脚连接三芯数据采集电缆的电源线，温度传感器⑷的DQ管脚连接三芯数据采集电缆的信号线，温度传感器(4)的GND管脚连接三芯数据采集电缆的电源地线，所述三芯数据采集电缆的电源线通过传感器连接器(3)连接+5V电源，三芯数据采集电缆的信号线通过传感器连接器 ⑶连接单片机⑴的一个I/O端口，该I/O端口与+5V电源之间串联电阻(2)，三芯数据采集电缆的电源地线通过传感器连接器(3)接+5V电源地，单片机(I)的时钟信号输入输出端连接时钟(5)的时钟信号输出输入端，单片机(I) 的数据和地址总线连接外部扩展数据存储器(6)的数据和地址总线，所述三芯数据采集电缆为带有屏蔽层的电缆。
2.根据权利要求I所述的寒区地温观测系统，其特征在于它还包括锂电池(7)，锂电池(7)用于为单片机(I)、传感器连接器(3)、时钟(5)和外部扩展数据存储器(6)提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的寒区地温观测系统，其特征在于它还包括电池管理电路(8) 和充电接口(9)，电池管理电路(8)的充放电控制信号端连接锂电池(7)的充放电控制端， 电池管理电路(8)的电源信号输入端连接充电接口(9)的电源信号输出端。
4.根据权利要求1、2或3所述的寒区地温观测系统，其特征在于它还包括键盘(10)， 键盘(10)的预置信号输出端连接单片机(I)的预置信号输入端。
5.根据权利要求1、2或3所述的寒区地温观测系统，其特征在于它还包括显示器(11)，显示器(11)的显示信号输入端连接单片机(I)的显示信号输出端。
6.根据权利要求1、2或3所述的寒区地温观测系统，其特征在于它还包括USB串行接口(12)，USB串行接口(12)通过USB驱动电路连接单片机⑴的USB串行数据端。
7.根据权利要求I所述的寒区地温观测系统，其特征在于所述单片机(I)为51系列单片机，型号为STC89C58。
8.根据权利要求I所述的寒区地温观测系统，其特征在于所述时钟(5)的型号为 DS12C887。
9.根据权利要求I所述的寒区地温观测系统，其特征在于所述外部扩展数据存储器(6)的型号为AT24C256。
10.根据权利要求I所述的寒区地温观测系统，其特征在于所述N小于或者等于108。
专利摘要寒区地温观测系统，属于野外地温测定技术领域。它解决了现有地温测试设备结构复杂，不适合野外无间断观测的问题。它的所有温度传感器并联在三芯数据采集电缆上，温度传感器的VDD管脚、DQ管脚和GND管脚分别连接三芯数据采集电缆的电源线、信号线和电源地线，三芯数据采集电缆的电源线通过传感器连接器连接+5V电源，三芯数据采集电缆的信号线通过传感器连接器连接单片机的一个I/O端口，该I/O端口与+5V电源之间串联电阻，三芯数据采集电缆的电源地线通过传感器连接器接+5V电源地，单片机的时钟信号端连接时钟的时钟信号端，单片机的数据和地址总线连接外部扩展数据存储器的数据和地址总线。本实用新型用于观测地温。
文档编号G01K13/00GK202350951SQ201120544890
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者侯恩创, 王峰, 王立军, 程培峰, 赵文美, 韩春鹏 申请人:程培峰