[发明专利]一种路面温度信息记录仪及测量方法

权利要求书

1.一种路面温度信息记录仪，其特征在于：它是由主中央处理器、副中央处理器、八路温度测量端子、时钟芯片、看门狗电路、USB文件读写模块、USB存储盘、电源控制电路及上位软件所组成；

所述主中央处理器采用SYNCMOS公司的SM89516A单片机；该主中央处理器内置64KB的flash存储空间和1KB的RAM容量，3个16位定时器或计数器，4个8位I/O端口，一个串行I/O端口；

所述副中央处理器采用SYNCMOS公司的SM8952单片机，该处理器内置8KB的flash存储空间和256字节的RAM容量，引脚封装和SM89516一致；副中央处理器与主中央处理器通过串行I/O端口进行数据通信；

所述八路温度测量端子采用一线总线式的数字式温度传感器DS18B20，八路温度测量端子分别经过2～5米长的导线接入主中央处理器的P1.0～P1.7端口，在接线端采用防水胶进行密封，使主中央处理器以总线读取方式读取八路温度测量端子采集得到的温度数据；

所述时钟芯片采用DS12C887型号，该时钟芯片是美国DALLAS公司生产的CMOS实时时钟/日历芯片，具有完备的时钟、闹钟及到2100年的日历功能，选择12小时制或24小时制计时，有AM和PM、星期、夏令时间操作、闰年自动补偿等功能；断电情况下运行十年以上不丢失数据；通过编程读取和修改这些时间信息；由于采用了该时钟芯片，不占用主中央处理器的定时器资源，减轻软件设计量；所述时钟芯片的AD0～AD7端口分别与主中央处理器的P00～P07口相连接；

所述看门狗电路选用了一是美信公司的MAX813L；MAX813L的reset引脚和主中央处理器的reset引脚相连；当主中央处理器程序跑飞或者处于死机状态时，看门狗电路将从硬件上对主中央处理器的reset引脚发出一个复位信号进行强制复位，使主中央处理器重新进入正常工作模式；根据看门狗电路的需要，主中央处理器在正常运行状态下，每隔一定的时间会给看门狗电路一个脉冲信号，否则在间隔1.6s后，看门狗电路会给出一个复位信号，使得主中央处理器强制复位后重新运行程序；

所述USB文件读写模块采用CH375接口芯片，该CH375接口芯片是一个USB总线的通用接口芯片，CH375接口芯片的USB-HOST主机的应用方式，采用并行通信方式以8位数据总线及读、写和片选信号线与副中央处理器进行数据交换；然后将数据以USB2.0协议发送至USB存储盘中；USB文件读写模块的AD0～AD7端口分别与副中央处理器的P00～P07口相连接；

所述USB存储盘采用金士顿1GB容量的闪存盘，通过USB文件读写模块的USB接口插入到USB文件读写模块上；

所述电源控制电路由三极管及松下公司生产的DS2E-SL2-12V继电器组成，将主中央处理器的INT0端和INT1端分别通过5.1K的电阻接入两个三极管的基极；然后将三极管发射极接入继电器的SET和RESET端，实现软件触发对继电器触点的控制；通过继电器的通断，主中央处理器直接控制副中央处理器及USB文件读写模块的电源供给；

所述上位机软件在Visual Sudio.NET 2008环境中由Visual C#语言开发，主要完成对USB存储盘中的记录数据实现数据处理，图标生成，数据库录入以及电子报表的自动生成，软件流程如图3所示；用户或选择查看指定时间段的8个检测点温度信息，或选择查看指定时间段的温度变化曲线。

2.根据权利要求1所述的一种路面温度信息记录仪的测量方法，其特征在于：

步骤1：首先将数字式温度传感器DS18B20经防水封装后分别埋入路面下期望的深度，从而保证在野外恶劣环境中系统仍然能够正常工作；在该路面温度信息记录仪通电后，该主中央处理器首先对数字式温度传感器进行分别读取，并同时读取时钟芯片中的详细时间信息；

步骤2：在得到当前的温度信息和时间信息之后，通过电源控制电路启动对副中央处理器及USB存储盘供电；启动后，主中央处理器通过串行端口访问副中央处理器；访问成功后副中央处理器对USB文件读写模块进行检测，判断当前是否插入了USB存储盘，以及USB存储盘中是否有存储空间；

步骤3：USB文件读写模块满足步骤2中所述条件后，主中央处理器将采得的温度数据通过串行端口发送至副中央处理器中，副中央处理器通过USB文件读写模块实现在USB存储盘上的文件创建及数据输出；

步骤4：主中央处理器通过电源控制电路切断副中央处理器及USB存储盘的电路，并自身进入休眠模式，休眠期间每隔30秒访问一次该时钟芯片校准时间，待下一个记录周期到来时再进行数据采集及记录，既保证了该路面温度信息记录仪在采样间隔期间超低功耗运行，也保证了该路面温度信息记录仪在采样时刻到来时能够自动启动；以保证数字式温度传感器所采得的温度在时间轴上绘制出完全等时间间隔的温度点，进而通过曲线拟合的方法绘制出温度变化曲线；

步骤5：在采集了一段时间以后时，直接将USB存储盘拔出，插入通用电脑的USB插口中进行数据查询与后期处理；在上位机数据处理时，主要是对USB存储盘上的HEX文件进行数据还原与分析；以每5分钟对数字式温度传感器进行一次采样来计算，每小时共96个温度数据，同时包括12个时间数据；其中，每个温度数据占用6个字节，每个时间数据占用5个字节，均以BCD码的形式保存；则每小时记录的信息共占636个字节，一个1G的U盘即可以存储超过100年的温度数据，所有的数据均存储于HEX文本文件中，每天建立一个新的HEX文件；计算机通过读入这些字节数据进行数据的还原与整理；根据所测量得到的所有历史数据选择ARMA、支持向量机及神经网络回归方法对历史数据进行建模并对未来一段时间内的温度进行预测。