1 引言

在土木工程中，許多大型的橋梁和大壩都是采用現(xiàn)場(chǎng)澆注的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在此類工程中混凝土澆注以后，由于水泥的水化熱作用，混凝土內(nèi)溫度將逐漸上升，混凝土厚度的差異導(dǎo)致不同的溫升，形成溫度梯度并產(chǎn)生溫度應(yīng)力。與外力作用于結(jié)構(gòu)時(shí)引起的應(yīng)力不同，混凝土的溫度應(yīng)力是由變形引起的;混凝土的導(dǎo)熱性能較差，澆注初期其強(qiáng)度和彈性模量都較低，溫度變化引起的變形不明顯。隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土的強(qiáng)度和彈性模量提高，對(duì)混凝土變形的約束越來越大，以致產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，開始出現(xiàn)溫度裂紋。這將嚴(yán)重影響土木工程的質(zhì)量，所以很有必要對(duì)混凝土澆注后的一段時(shí)期內(nèi)的溫度參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可為其合理的澆注和養(yǎng)護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)。采用凌陽(yáng)科技公司的高性能spce061a型單片機(jī)、美國(guó)dallas公司的dsl8b20型傳感器、sprl024型大容量存儲(chǔ)器、1602型液晶顯示構(gòu)成一種適用于土木工程溫度的智能化監(jiān)測(cè)裝置。

　　2 spce061a的特性

　　2.1 spce061a簡(jiǎn)介

　　spce061a是凌陽(yáng)科技公司生產(chǎn)的一款性價(jià)比很高的16位單片機(jī)，該單片機(jī)具有8路10位adc，2路10位dac，只需外接功率放大器(spy0030a)即可完成語(yǔ)音的播放。另外，凌陽(yáng)16位單片機(jī)易學(xué)易用，具有一套高效率的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)c語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，為軟件開發(fā)提供了方便的條件。

　　spce061a內(nèi)部還集成了1個(gè)ice(在線仿真電路)接口，對(duì)其進(jìn)行編程、仿真非常方便，而且ice接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技公司提供的集成開發(fā)環(huán)境(μ inspide)，可以利用它對(duì)spce06la進(jìn)行真實(shí)的仿真;而程序的下載(燒寫)也是通過該接口進(jìn)行的。圖1示出spce061a型單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

　　2.2 spce061a的特性

　　16位μ insp微處理器;

　　工作電壓：內(nèi)核工作電壓vdd為3.0 v～3.6v(cpu)，i/o口的工作電壓vddh為vdd~5.5 v(i/0);

　　cpu時(shí)鐘：0.32 mhz~49.152 mhz;

　　內(nèi)置2k字sram;

　　內(nèi)置32k閃存rom;

　　可編程音頻處理;

　　晶體振蕩器;

　　系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電量小于2 μa@3.6 v;

　　2個(gè)16位可縮程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值);

　　2個(gè)lo位dac(數(shù)/模轉(zhuǎn)換)輸出通道;

　　32位通用可編程輸入/輸出端口;

　　14個(gè)中斷源可來自定時(shí)器a/b，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒;

　　具備觸鍵喚醒的功能;

　　使用凌陽(yáng)公司的音頻編碼sacml_s240方式(2.4 kbit/s)，能容納210 s的語(yǔ)音數(shù)據(jù)

　　鎖相環(huán)pll振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào);

　　32 768 hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘;

　　7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器;

　　聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(agc)功能;

　　具備串行設(shè)備接口;

　　低電壓復(fù)位(lvr)和低電壓監(jiān)測(cè)(lvd)功能;

　　內(nèi)置在線仿真(ice，in-circuit emulator)接口。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)是由一個(gè)spce061a精簡(jiǎn)開發(fā)板(61板)、dsl8b20型l-wire數(shù)字溫度傳感器、sprl024型128 kx8 bit flash、1602型液晶顯示器和外擴(kuò)uart串口電平轉(zhuǎn)換電路組成，可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量、顯示、存儲(chǔ)與pc通信等功能。此系統(tǒng)以spce061a為核心，其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，spce06la與其他器件的連接如圖3所示。

　　4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

　　4.1 主程序的設(shè)計(jì)

　　主程序流程如圖4所示。主函數(shù)比較簡(jiǎn)單，在程序開始后將系統(tǒng)時(shí)鐘調(diào)到24.576 mhz，程序中控制1602型液晶顯示器與dsl8b20需要嚴(yán)格的讀寫控制時(shí)序，其中軟件延時(shí)就是按照這個(gè)時(shí)鐘計(jì)算的。然后初始化i/o端口，打開2 hz中斷，為定時(shí)lomin做準(zhǔn)備。調(diào)用開機(jī)顯示界面，在液晶1602上顯示所需字樣，持續(xù)一段時(shí)間，重新初始化1602，初始化sio和uart，為使用sio和uart做準(zhǔn)備。然后進(jìn)入循環(huán)，調(diào)用測(cè)溫函數(shù)測(cè)溫，調(diào)用顯示函數(shù)顯示，調(diào)用發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，判斷是否為設(shè)定的時(shí)間(10 min)，如果是，調(diào)用存儲(chǔ)函數(shù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù);如果不是，直接執(zhí)行下一步清看門狗操作，然后繼續(xù)循環(huán)。

　　4.2 子程序的設(shè)計(jì)

　　4.2.1 溫子程序

　　測(cè)溫時(shí)首先設(shè)置dsl8b20的dq為高電平，然后初始化dsl8b20，dsl8b20接收單片機(jī)的命令，為了簡(jiǎn)單起見，這里跳過rom命令設(shè)置匹配過程，然后再次初始化dsl8b20，啟動(dòng)測(cè)溫，然后保存溫度并返回。dsl8b20的驅(qū)動(dòng)程序可以參考dsl8