基于DSP高速測(cè)溫儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、長(zhǎng) 春 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文題 目 基于 dsp 高速測(cè)溫儀控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院 人文信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 070922 班 指導(dǎo)教師 張裊娜 姓 名 張家瑞 2011 年 6 月 3 日摘摘 要要本文主要論述了 dsp 芯片在高速測(cè)溫系統(tǒng)中的應(yīng)用。該測(cè)溫儀具有對(duì)高速加熱或降溫過(guò)程進(jìn)行高速測(cè)量的功能，測(cè)量的溫度值經(jīng)過(guò) fft 濾波處理后送顯示或打印。 本文首先介紹了測(cè)溫儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合廣泛的市場(chǎng)調(diào)研論證了在我國(guó)用 dsp 芯片研制高速測(cè)溫儀的必要性和可行性。接著在介紹了 dsp 芯片的發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域、dsp 芯片的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類的基礎(chǔ)上，

2、針對(duì)高速測(cè)溫儀系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行 dsp 芯片的選型，并對(duì)所選芯片tms320f240 的結(jié)構(gòu)和特征進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。然后詳細(xì)說(shuō)明了測(cè)溫儀所要實(shí)現(xiàn)的功能，在測(cè)溫儀所要實(shí)現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)溫儀各部分硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化。在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，利用代碼調(diào)試器完成了各部分的軟件設(shè)計(jì)。同時(shí)也解釋了本系統(tǒng)其它部分芯片選擇的原因。在考慮到系統(tǒng)將要實(shí)現(xiàn)的功能和所選擇的芯片之后，給出了系統(tǒng)各部分的簡(jiǎn)略框圖。然后詳細(xì)說(shuō)明了本系統(tǒng)的研制過(guò)程，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)、程序的編寫(xiě)等。最后經(jīng)過(guò)了硬件和軟件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的高速測(cè)溫的功能。而且展望了本儀器的應(yīng)用前景及可以進(jìn)一步完善的地方。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：dsp 高速

3、測(cè)溫abstractabstractthis paper mainly discusses the high-speed dsp chip in the application temperature measuring system. the colorimeter to high-speed heating or cooling with the function of high speed measurement process, measurement of the temperature value through fft filtering processing send disp

4、lay or printing after. this paper firstly introduces the development status of temperature measurement instrument, and combined with extensive market research demonstrates the dsp chip in our country developed with high-speed colorimeter necessity and feasibility. then in introduces the development

5、and application of digital signal processor (dsp) the main field, dsp chip the structural characteristics and classification, based on the characteristics of high-speed highlighted. it system on the selection, and dsp chip tms320f240 of selected chip - the structure and features a detailed explanati

6、on. then detail the colorimeter to achieve the function, in the colorimeter to achieve the function on the basis of the hardware of various parts are highlighted. it out the design and optimization. in the hardware design basis, using code debugger completed each part of the software design. this sy

7、stem would also explain the reason for the choice of other parts of a chip. considering the system will achieve the function and choice, after the chip all parts of the system were given briefly diagram. then explained the process of development of the system, including hardware design, software des

8、ign, anti-interference design, program compilation, etc. eventually, after hardware and software debugging, achieving the desired temperature function of high speed. and looks forward to the application prospect and the instrument can be further perfect place. keywords:keywords: dsp high-speed tempe

9、rature measurement目目 錄錄第第 1 1 章章 概概 述述.11.1 設(shè)計(jì)目的 .11.2 溫度測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和展望 .11.3 dsp 芯片的發(fā)展 .21.4 dsp 芯片的選擇 .4第第 2 2 章章 方案論證方案論證.62.1 單片機(jī)選擇 .72.2 溫度傳感器選擇 .82.3 存儲(chǔ)器 .9第第 3 3 章章 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì).103.2 時(shí)鐘電路 .103.3 復(fù)位電路 .113.4 向前通道測(cè)量電路 .113.4.1 傳感器的選擇.123.4.2 放大倍數(shù)的確定.123.4.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器.133.5 存儲(chǔ)器接口 .143.6 電源電路 .173.7 顯

10、示器接口電路 .173.8 打印機(jī)接口電路 .193.9 熱電偶冷端補(bǔ)償電路 .20第第 4 4 章章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).214.1 采樣部分程序設(shè)計(jì) .224.2 顯示程序設(shè)計(jì) .234.3 熱電偶冷端補(bǔ)償測(cè)溫程序 .244.4 軟件編寫(xiě)采用的語(yǔ)言 .25第第 5 5 章章 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì).275.1 硬件抗干擾設(shè)計(jì) .275.2 軟件抗干擾設(shè)計(jì) .285.2.1 干擾對(duì)測(cè)控系統(tǒng)造成的后果.295.2.2 軟件抗干擾對(duì)策 .30總總 結(jié)結(jié).32致致 謝謝.33參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34附錄附錄 1 1：原理圖：原理圖 .36附錄附錄 2 2：adad 轉(zhuǎn)換子程序轉(zhuǎn)換

11、子程序.37附錄附錄 3 3：顯示子程序：顯示子程序 .38附錄附錄:4:4：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償測(cè)溫子程序：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償測(cè)溫子程序.40附錄附錄:5:5：fftfft 算法子程序算法子程序 .43第第 1 1 章章 概概 述述1.11.1 設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的1 通過(guò)程序設(shè)計(jì)更加了解了對(duì) dsp 軟件相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用2 學(xué)習(xí)了編程語(yǔ)言并且能熟練掌握有關(guān)內(nèi)容和應(yīng)用3 能夠把 dsp 和電路相結(jié)合分析1.21.2 溫度測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和展望溫度測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和展望科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)與測(cè)量技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)系在了一起，科學(xué)技術(shù)為測(cè)量技術(shù)提供更多選擇條件，溫度測(cè)量是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科研等部門(mén)常用的

12、測(cè)量項(xiàng)目。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代科學(xué)研究及技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中也是一個(gè)非常重要的測(cè)量參數(shù)。在生產(chǎn)和科學(xué)研究中，為了更夠測(cè)量更精確的測(cè)量結(jié)果，需要用定值方式給物體冷熱程度給與描述。所以要建立適當(dāng)?shù)臉?biāo)尺來(lái)衡量物體的冷熱程度，更便捷地描述物體各種性能隨溫度變化關(guān)系?，F(xiàn)在溫度檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在科學(xué)發(fā)展中起到了非常重要作用。溫度測(cè)量首先是有溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。測(cè)量?jī)x器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。溫度測(cè)量的過(guò)程就是通過(guò)通過(guò)溫度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度值轉(zhuǎn)換成其它形式的信號(hào)，傳遞給信號(hào)處理路進(jìn)行信號(hào)處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來(lái)。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有：膨脹、電阻。電容、熱電動(dòng)勢(shì)、磁性能、頻率、光學(xué)

13、特性及熱噪音等等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，目前全國(guó)通用的溫度傳感器及測(cè)量?jī)x有如下幾種： 1）熱膨脹式溫度計(jì) 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和使用方便，價(jià)格低和精度高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是不能遠(yuǎn)距離測(cè)溫，結(jié)構(gòu)易壞；2）電阻溫度計(jì) 具有測(cè)量精度高，性能良好，靈敏度高，應(yīng)用廣，能夠較遠(yuǎn)距離測(cè)溫，并能實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和記錄等優(yōu)點(diǎn)；3）熱電偶 其特點(diǎn)是測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易懂，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，野遠(yuǎn)距離測(cè)量，測(cè)量范圍廣；4）輻射式測(cè)溫儀表 其測(cè)量精度不如熱電偶溫度計(jì)高，測(cè)量誤差大，測(cè)量范圍大約在 400 3200。該儀表有全輻射高溫計(jì)，單輻射高溫計(jì)和比色溫度計(jì)三種；5）石英溫度傳感器測(cè)溫儀 其穩(wěn)定性很好，靈敏度可達(dá) 0.001以上，缺點(diǎn)

14、是響應(yīng)速度較慢，測(cè)溫速度大約一秒一次，不適合快速測(cè)溫；工業(yè)中測(cè)溫儀大部分采用單片機(jī)作微處理器。普通的單片機(jī)指令周期為2us。因?yàn)槠鋬?nèi)部不能滿足某些特殊要求的高速測(cè)溫。有些單片機(jī)速度快卻不能完成 fft 等復(fù)雜濾波算法，不能高速測(cè)溫。也有采用工控機(jī)來(lái)進(jìn)行高速測(cè)溫，但是工控機(jī)受外界干擾嚴(yán)重不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，該一起不方便攜帶。1.31.3 dspdsp 芯片的發(fā)展芯片的發(fā)展數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processing,簡(jiǎn)稱 dsp）是一門(mén)應(yīng)用科學(xué)又應(yīng)用在各種領(lǐng)域的新興科學(xué)。在 20 世紀(jì)以前雖然隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的發(fā)展的同時(shí)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也得到很好發(fā)展，由于當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)數(shù)

15、字信號(hào)處理理論沒(méi)有廣泛應(yīng)用。80 年代初 dsp 產(chǎn)品推出以來(lái)，其發(fā)展迅速，生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品種類繁多，工作速度不斷提高，其主要應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法。dsp 芯片有如下特點(diǎn)：1）在一個(gè)指令周期內(nèi)能完成一次乘法和一次加法；2）程序和數(shù)據(jù)是單獨(dú)存放的，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)；3）片內(nèi)有 ram 可通過(guò)數(shù)據(jù)總線同時(shí)訪問(wèn)兩片；4）具有跳轉(zhuǎn)的硬件支持；5）能很快進(jìn)行中斷處理和硬件 i/o 支持；6）可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；7）能流水操作；目前市場(chǎng)最常見(jiàn)的 dsp 芯片有美國(guó) ti 公司生產(chǎn)的 tms320 系列，ad 公司的adsp系列，motorola 公司的 dsp 系列，日本 nec 公司的 p

16、d 系列及 at&t 公司 dsp 系列等。以上產(chǎn)品性能上差別不大，但是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的一些原因，國(guó)內(nèi)普遍使用是 ti 公司的 tms320 系列，其次是 ad 公司的 dsp 系列，特別是 ti 公司由于發(fā)展迅速，種類多，芯片內(nèi)部資源豐富、支持軟件完善而領(lǐng)先其他系列產(chǎn)品， ，市場(chǎng)占有率為45%，我們是奇偶選 tms320 系列芯片。以 tms320 系列為例，從上市的短短十幾年，ti 公司已經(jīng)生產(chǎn)除了第二代、第三代、第四代。第五代 dsp，直至第六代產(chǎn)品（tms320c6x，c8x） ，產(chǎn)品不斷更新完善，推出速度快，性價(jià)比高新一代產(chǎn)品，在 tms320 系列產(chǎn)品中，c1x、c2x已屬于淘汰

17、產(chǎn)品，c5x 也將被淘汰。tms320 系列 dsp 產(chǎn)品發(fā)展以三個(gè)平臺(tái)為基本的。一個(gè)是 dsp 控制平臺(tái) c2000（c20x,c24x） ；另一個(gè)是有效性能平臺(tái)c5000(c5x,c54x)；第三個(gè)是高性能平臺(tái) c6000(c3x,c4x,c8x,c67x)。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)和資源分析，不同系列有不同的特點(diǎn)，以 tms320 較新產(chǎn)品為例，c20x(c203，f206)有多達(dá) 4.5k 的片內(nèi)程數(shù)據(jù)/程序 ram，支持同步，異步串口。f206 內(nèi)部有 32k 的片內(nèi) flash，能在線改寫(xiě)。c20x 主要面向計(jì)算機(jī)。工業(yè)、電話等新的 dsp 應(yīng)用。c24x（f240,f241,f243）是 ds

18、p 控制器，它除含有 16k/8k 片內(nèi) flash 外，還含有雙 10 位 a/d，12 個(gè) pwm 控制器，sci/pci 接口和 can 總線，及 3 個(gè)簡(jiǎn)單比較單元，通常適合高速控制。c54x 集成了 viterbi 操作對(duì)編碼算法非常有用，還可實(shí)現(xiàn)多處理機(jī)間的通信，其具有三種節(jié)電模式，可 2.7v 和 5v 供電，c54x 可用于電信應(yīng)用，如數(shù)字移動(dòng)通訊。c3x 是 tms320 系列 32 位浮點(diǎn)，具有高度并行性，c3x 的 dma 控制器有自己的數(shù)據(jù)總線，可與 cpu 并行工作。c3x 可用于數(shù)字音頻、三維圖形、激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、視頻會(huì)議、工業(yè)自動(dòng)化、馬達(dá)控制和網(wǎng)絡(luò)等。

19、c62x 為 32 位定點(diǎn) dsp，具有高度并行性，芯片可達(dá)到每秒 16 億次定點(diǎn)運(yùn)算，其高性能將使它在通信，雷達(dá)信號(hào)處理，醫(yī)療成像等方面獲得廣泛應(yīng)用。dsp 憑借出色的運(yùn)行性能和獨(dú)特的硬件結(jié)構(gòu)，得到了很好的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。dsp 有很強(qiáng)的運(yùn)算功能和高速的傳輸數(shù)據(jù)能力，能方便的處理一些實(shí)時(shí)信號(hào)；它采用內(nèi)存映射方式管理 i/o，能靈活方便擴(kuò)充外圍電路； dsp 在制作上采用超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)技術(shù)，由 3mnos 改為現(xiàn)在的 0.25cmos，將中央處理器、程序寄存器數(shù)據(jù)寄存器和乘法器、移位器、累加器、地址發(fā)生器集成在一個(gè)芯片上，芯片本身還有數(shù)據(jù)指針的逆尋址功能、指令的重疊運(yùn)行、無(wú)消耗控制等等

20、。這些高性能在譜估計(jì)、數(shù)字濾波、數(shù)字壓縮等方面得到了充分的體現(xiàn)。1.41.4 dspdsp 芯片的選擇芯片的選擇在 dsp 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇 dsp 芯片是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。要先選定 dsp芯片才能設(shè)計(jì)電路及系統(tǒng)的其他電路。由于應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、應(yīng)用目的不同對(duì)選擇的 dsp 芯片也不同。所以應(yīng)考慮如下因素。ti 公司的產(chǎn)品中，tms320c1x，c2x，c5x，c54x，c6x，c62x 都屬于定點(diǎn) dsp，而 tms320c3x，c4x，c8x 和 c67x 則為浮點(diǎn) dsp。這兩者比較，第一，浮點(diǎn) dsp 的運(yùn)算精度高，動(dòng)態(tài)范圍廣，而定點(diǎn) dsp 動(dòng)態(tài)范圍較小，需要經(jīng)常定值為運(yùn)算時(shí)防止溢

21、出和給編程造成不便；第二，浮點(diǎn) dsp 的地址總線比定點(diǎn)寬，尋址空間大，有利于信號(hào)處理；第三，浮點(diǎn) dsp 的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，浮點(diǎn) dsp 的總體運(yùn)算能力較強(qiáng)，比較容易開(kāi)發(fā)；除此之外，定點(diǎn) dsp 具有較多外圍電路接口，如主機(jī)接口、異步、同步接口等，更適合控制領(lǐng)域的應(yīng)用。dsp 芯片的運(yùn)算速度。它是 dsp 芯片的一個(gè)最重要性能指標(biāo)當(dāng) dsp 應(yīng)用于高速測(cè)溫時(shí)，運(yùn)算速度是選擇芯片的重要指標(biāo)。dsp 芯片運(yùn)算速度可以用指令周期、mac 時(shí)間、fft 執(zhí)行時(shí)間、mips、mops、mflops、bops 性能指標(biāo)來(lái)衡量。dsp 芯片的硬件資源。不同 dsp 芯片的硬件資源也不同，如片內(nèi)rom、ram

22、數(shù)量，外部可擴(kuò)展總線接口，i/o 接口，程序和數(shù)據(jù)空間等。在同一系列中 dsp 芯片中不同的 dsp 芯片都具有不同內(nèi)部硬件資源，能夠適應(yīng)不同的需要。dsp 芯片的運(yùn)算精度。一般的定點(diǎn) dsp 芯片的字長(zhǎng)為 16 位，還有定點(diǎn) dsp芯片為 24 位的。浮點(diǎn)芯片的字長(zhǎng)一般為 32 位，累加器為 40 位。dsp 芯片的開(kāi)發(fā)工具。在 dsp 開(kāi)發(fā)中，開(kāi)發(fā)工具是必不可少的，在功能強(qiáng)大開(kāi)發(fā)工具支持下，如 c 語(yǔ)言支持，開(kāi)發(fā)時(shí)間大大縮短，dsp 芯片開(kāi)發(fā)工具包括軟件和硬件的開(kāi)發(fā)工具。 、除了以上因素還要考慮 dsp 芯片封裝的形式、供貨情況、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生命周期等。當(dāng) dsp 系統(tǒng)要求是工業(yè)級(jí)或軍用級(jí)標(biāo)

23、準(zhǔn)必須注意所選芯片有沒(méi)有工業(yè)級(jí)或軍用級(jí)的同類產(chǎn)品。第第 2 2 章章 方案論證方案論證本方案研制的是高速測(cè)溫，我們選擇兩個(gè)不同點(diǎn)作為采樣點(diǎn)，由兩路傳感器將采集的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)放大鏡放大成 dsp 能接受的信號(hào)，dsp 內(nèi)部的 a/d 轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 ad 值，ds18b20 起到了熱電偶的冷端補(bǔ)償作用，在 系統(tǒng)上電時(shí)測(cè)出溫度值送到存儲(chǔ)器中，然后 dsp 將總的 ad 值擬合成溫度值，最后顯示出來(lái)，工作人員可以根據(jù)需要測(cè)出隨時(shí)溫度，也可根據(jù)需要打印初溫度時(shí)間曲線。該系統(tǒng)主要由單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成。主要有溫度傳感器、放大器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)、顯示器、報(bào)警等組成。該系統(tǒng)硬件框

24、圖如圖 1-1。單片機(jī)電源鍵盤(pán)放大器溫度傳感器存儲(chǔ)器ds18b20打印機(jī)顯示器圖 2-1 系統(tǒng)硬件框圖2.12.1 單片機(jī)單片機(jī)選擇選擇單片機(jī)：at89c51 單片機(jī)是 atmel 公司生產(chǎn)的高性能 8 位單片機(jī)，主要功能如下： 1）兼容 mcs-51 指令系統(tǒng)； 2）32 個(gè)雙向 i/o 口，兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器；3）1 個(gè)串行中斷，兩個(gè)外部中斷源； 4）可直接驅(qū)動(dòng) led； 5）低功耗空閑和掉電模式； 6）4 kb 可反復(fù)擦寫(xiě)(1 000 次)flasi rom； 7）全靜態(tài)操作 o24 mhz； 8）1288 b 內(nèi)部 ram。 該款芯片的超低功耗和良好的性能價(jià)格比使其非常適

25、合嵌入式產(chǎn)品應(yīng)用。tms320f240 為 ti 公司所出品的定點(diǎn)式數(shù)字信號(hào)處理器芯片，具有強(qiáng)大的外圍，芯片內(nèi)部采用了加強(qiáng)型哈佛架構(gòu)(enhanced harvard architecture)，由三個(gè)平行處理的總線程序地址總線(pab)、數(shù)據(jù)讀出地址總線(drab)及數(shù)據(jù)寫(xiě)入地址總線(dwab)，使其能進(jìn)入多個(gè)內(nèi)存空間。由于總線之操作各自獨(dú)立，因此可同時(shí)進(jìn)入程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，而兩內(nèi)存間的數(shù)據(jù)亦可互相交換，使得其具有快速的運(yùn)算速度，幾乎所有的指令皆可在 50ns 周期時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完畢，內(nèi)部的程控以管線式的方式操作(pipeline operation)，且使用內(nèi)存映像的方式，使其整體的效能可

26、達(dá)到 20mips，因此非常適用于實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)控制，而對(duì)于速度較慢的外圍亦提供了 wait-states 的功能。tms320f240 單芯片硬件架構(gòu)上的一些特性對(duì)于高速信號(hào)處理及數(shù)字控制上的應(yīng)用是必須且重要的，其使用次微米 cmos 技術(shù)制程使其功率散逸降至最低。其與傳統(tǒng)的微處理機(jī)單芯片相較之下其具有下列的優(yōu)點(diǎn)：1）執(zhí)行速度快，整體效能佳，可達(dá)到真正的實(shí)時(shí)控制。2）特殊的硬件及指令設(shè)計(jì)，適用于高性能的控制。3）容易增加附屬功能，很容易擴(kuò)展外圍。4）具有實(shí)時(shí)中斷的看門(mén)狗定時(shí)器模塊，可*程序之運(yùn)作。5）使用 4 層的 pipeline 的程序運(yùn)作及設(shè)計(jì)有指令延遲之功能。綜上因素選用 tms20f24

27、0 芯片為核心研制高速測(cè)溫儀。2.22.2 溫度傳感器溫度傳感器選擇選擇溫度傳感器：利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有體。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。紅外溫度傳感器：紅外輻射也稱紅外線，是指輻射波長(zhǎng)大致為 0.75-1000mm頻譜范圍內(nèi)的電磁波。紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射，當(dāng)物體溫度處于絕對(duì)零度以上時(shí)，其內(nèi)部帶電粒子的熱運(yùn)動(dòng)就會(huì)向外發(fā)射出紅外線。物體的溫度越高，輻射出來(lái)的紅外線就會(huì)越多，紅外輻射的能量也就越強(qiáng)。紅外溫度計(jì)是

28、基于物體紅外輻射的能量大小及其波長(zhǎng)的分布，與物體表面溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并通過(guò)對(duì)物體自身輻射的紅外能量的測(cè)量，來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)定物體的表面溫度。與熱電偶、熱電阻等常規(guī)溫度傳感器相比，紅外溫度計(jì)具有測(cè)溫范圍寬、壽命長(zhǎng)、性能可靠、反應(yīng)極快和非接觸性等諸多優(yōu)點(diǎn)。 另外，紅外溫度計(jì)還特別適合測(cè)量腐蝕性的介質(zhì)和運(yùn)動(dòng)物體的溫度，而且不會(huì)破壞到被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)。傳感器 ds18b20：具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。 。ds18b20 的特性：1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供。2）獨(dú)特的單線接口方式，ds18

29、b20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 ds18b20 的雙向通訊。3）ds18b20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) ds18b20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。4）ds18b20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。5）溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5。6）可編程的分辨率為 912 位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 93.75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快

30、。8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給 cpu，同時(shí)可傳送 crc 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。綜上因素選擇 ds18b20 芯片為核心研制高速測(cè)溫儀。2.32.3 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器：（memory）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存）,也有分為外部存儲(chǔ)器

31、和內(nèi)部存儲(chǔ)器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤(pán)等，能長(zhǎng)期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件，用來(lái)存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會(huì)丟失。第第 3 3 章章 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)3.13.1 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)該溫度儀的電路有如下幾部分組成：（1）存儲(chǔ)器接口電路；（2）復(fù)位和時(shí)鐘電路；（3）顯示器接口電路；（4）前向通道測(cè)量電路；（5）打印機(jī)接口電路；（6）電源等。3.23.2 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路給 tms20f240 提供時(shí)鐘有兩種方法。一種是將外部時(shí)鐘源直接輸入 xtal 1 /clkin 引腳，xtal2 懸空，采用封裝好的晶體

32、振蕩器。另一種是利用 dsp 芯片內(nèi)部提供的晶振電路，把一晶體連接在 tms320f240 芯片的 xtal 1 和 xtal2 之間可啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器，如圖 3-1 所示。在實(shí)驗(yàn)中采用這種方法。c?30pc?30py?crystalx2x1/xclkin圖 3-1 內(nèi)部震蕩電路3.33.3 復(fù)位電路復(fù)位電路圖 3-2 所示為手動(dòng)復(fù)位電路。剛通電時(shí)，tms20f240 處于復(fù)位狀態(tài)，vcc50k10ufs?sw-pb/xrs圖 3-2 手動(dòng)復(fù)位電路/rs 為低使芯片復(fù)位。為使芯片初始化正確，一般應(yīng)保證/rs 為低至少持續(xù) 3 個(gè)clkout 周期。但是上電后，系統(tǒng)的晶體振蕩器往往需要幾百毫秒的穩(wěn)

33、定期，一般為 100ms-200ms。圖 3 電路的復(fù)位時(shí)間主要由 r 和 c 確定。用式 3-1，設(shè) v1=1. 5v 為低電平與高電平的分界點(diǎn)，則: （式 3-1）11ln(1/)trcv vcc 選擇 r=100， c=4.7 ，可得 t1=l67ms，隨后的施密特觸發(fā)器保證了低電平的持續(xù)時(shí)間至少為 167ms，才能滿足復(fù)位要求。在實(shí)際的 dsp 應(yīng)用系統(tǒng)特別是產(chǎn)品化的dsp 系統(tǒng)，可靠性是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。實(shí)際上 dsp 系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率較高，在運(yùn)行時(shí)極有可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，為了克服這些情況，不僅在軟件上做保護(hù)措施，在硬件上采用具有監(jiān)視功能的自動(dòng)復(fù)

34、位電路。3.43.4 向前通道測(cè)量電路向前通道測(cè)量電路用 dsp 進(jìn)行測(cè)溫系統(tǒng)必須有被測(cè)電信號(hào)的輸入通道，它用來(lái)采集重要的輸入信息。在測(cè)量系統(tǒng)中怎樣能更準(zhǔn)確獲取被測(cè)信號(hào)是核心任務(wù)；在測(cè)控系統(tǒng)中，對(duì)被控現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的檢測(cè)是重要的環(huán)節(jié)。要利用傳感器將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)才能完成測(cè)量和控制任務(wù)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識(shí)別和處理電量數(shù)字信號(hào)。得到的模擬電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大并通過(guò) a/d 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的處理。本方案中采用兩路熱電偶傳感器采集兩點(diǎn)的溫度信號(hào)，放大器采用高速的 lm358，可以兩路同步采樣，因?yàn)?tms320f240 內(nèi)部自帶 2 個(gè) a/d,由于傳感器的噪聲大，工作

35、環(huán)境比較惡劣，在傳感器的輸出端上會(huì)產(chǎn)生較大的干擾信號(hào)，當(dāng)應(yīng)用于低速測(cè)溫，前向通道中可以采取硬件濾波措施，提高信噪比。采集的信號(hào)經(jīng)放大器放大后通過(guò)濾波將噪聲和其它干擾信號(hào)濾去。而在高速測(cè)溫時(shí)，由于硬件濾波器的響應(yīng)速度慢，因此不能在前向通道中采取硬件濾波，但可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)后通過(guò)軟件濾波來(lái)處理。因?yàn)?tms 320f240 內(nèi)部自帶 adc， ，所以可以將兩路電信號(hào)可以直接接入 dsp。3.4.13.4.1 傳感器的選擇傳感器的選擇為提高熱電偶的響應(yīng)速度，在此采用小直徑 0.5mm 的鎳鉻一鎳鋁(硅)熱電偶(k 型)。含鉻 18-20%的鎳合金具有良好的抗氧化性能，在還原氣氛中的穩(wěn)定性也大大改善。這

36、種熱電偶的抗氧化能力強(qiáng)，材料也不易變脆，熱電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定性好，適用于 1300以下的溫度測(cè)量，測(cè)溫不確定度小于 400時(shí)為，大于 400時(shí)為所測(cè)電動(dòng)勢(shì)的 1%。滿足高速測(cè)溫要求，而且這種熱電偶成本低可以降低系統(tǒng)成本。3.4.23.4.2 放大倍數(shù)的確定放大倍數(shù)的確定k 型熱電偶在 1000時(shí)的熱電勢(shì)為 41.269mv，而 tms 320f240 內(nèi)的 adc 滿量程為 5v。放大器 lm358 采用單極性輸入時(shí)的飽和輸出電壓為 3.83v. 故放大倍數(shù)為 3830/41.269=92。采用二級(jí)放大，第一級(jí)放大 9 倍，第二級(jí)放大 10 倍。電路如圖 3-3.圖 3-3 放大電路圖3.4.33.4

37、.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器tms320f240 芯片的 adc 模塊含兩個(gè)帶采樣保持電路的 adc。芯片內(nèi)共有 16 路模擬輸入通道，每個(gè) adc 有 8 路模擬輸入通道，通過(guò) 1 至 8 多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接入。每個(gè) adc 完成轉(zhuǎn)換的總時(shí)間為 6.6 s。而高速測(cè)溫過(guò)程，如激光加熱速率約為1000001000000/s ，溫度變化 1最長(zhǎng)時(shí)間需 100s。因此該 adc 完全能滿足實(shí)時(shí)高速測(cè)溫的要求。adc 模塊有以下功能:1.每個(gè) adc 可執(zhí)行獨(dú)立的或連續(xù)的采樣、保持操作。2.兩個(gè)模擬輸入通道同步采樣和轉(zhuǎn)換。3.轉(zhuǎn)變可由軟件、內(nèi)部或外部事件處理器啟動(dòng)。（1）adc 模塊的管腳介紹adc 模塊

38、共提供 20 個(gè)管腳與外部電路接口。adcino-adcin 15 這 16 個(gè)管腳是模擬輸入管腳，有兩個(gè)模擬參考電壓輸入管腳。模擬電壓信號(hào)與數(shù)字電壓信號(hào)應(yīng)分開(kāi)。為保證轉(zhuǎn)換精度電源采用標(biāo)準(zhǔn)減噪聲設(shè)備。模擬電源信號(hào)線應(yīng)盡可能的短和粗。adcino-adcin7 是屬于第一個(gè) adc 模塊，adcin8-adcin15 屬于第二個(gè) adc 模塊。adcino, adcin 1, adcin8 和 adcin9 還具有數(shù)字 1/o 的第二功能。通過(guò)軟件編程這四個(gè)管腳可用作 i/o 口。但是這四個(gè)管腳的轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有其它 12 個(gè)模擬輸入管腳高。（2）adc 模塊的工作模式a）兩個(gè)通道采樣和轉(zhuǎn)換可以同步

39、進(jìn)行。b）單獨(dú)或連續(xù)的采樣、保持和轉(zhuǎn)換操作。c）adc 模塊單元采用二級(jí)堆棧結(jié)果寄存器。d）開(kāi)始轉(zhuǎn)換操作可由軟件指令、外部信號(hào)傳遞到器件的管腳或通過(guò)事件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。e）將位寫(xiě)入 adc 的控制寄存器時(shí)，不影響正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換過(guò)程。新寫(xiě)入的位值先進(jìn)入未激活寄存器而不是激活寄存器，一旦轉(zhuǎn)變完成后新位的設(shè)置立即從未激活寄存器轉(zhuǎn)移到激活寄存器。下一個(gè)轉(zhuǎn)換由新位的設(shè)置來(lái)決定。f）如果中斷沒(méi)有被屏蔽的話，轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)會(huì)設(shè)置一個(gè)中斷標(biāo)志并產(chǎn)生中斷。如果第三個(gè)轉(zhuǎn)變開(kāi)始而沒(méi)有讀 fifo 堆棧的話，第一個(gè)轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)將丟失。(3)模擬信號(hào)的采樣和轉(zhuǎn)變單個(gè) adc 模塊執(zhí)行采樣一個(gè)時(shí)鐘周期，轉(zhuǎn)變四個(gè)半周期，因而整個(gè)采樣轉(zhuǎn)

40、變時(shí)間是五個(gè)半周期。adc 模塊的結(jié)構(gòu)要求采樣轉(zhuǎn)變時(shí)間是 5.5 s 或更長(zhǎng)以保證轉(zhuǎn)換精度。adc 時(shí)鐘周期數(shù)目與 5.5 s 的最小值關(guān)系應(yīng)滿足系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。因?yàn)橄到y(tǒng)時(shí)鐘頻率可以偏離這個(gè)關(guān)系。adc 模塊提供的預(yù)標(biāo)定允許應(yīng)用過(guò)程中 dsp時(shí)鐘變化時(shí) adc 模塊保持最優(yōu)化操作。因此在選擇 adc 模塊的預(yù)標(biāo)定值時(shí)，應(yīng)保證這個(gè) adc 模塊的采樣轉(zhuǎn)變時(shí)間大于或等于 5.5s。這個(gè)預(yù)標(biāo)定值應(yīng)滿足以下公式: 系統(tǒng)時(shí)鐘周期(sysclk)預(yù)標(biāo)定值 5.5=5.5s3.53.5 存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器接口在tms320lf2407芯片中有32k字的flash程序存儲(chǔ)器，544字雙口ram(daram)和2k

41、字的單口ram(saram)。對(duì)于程序存儲(chǔ)器32k字的flash已經(jīng)可以滿足要求。但對(duì)于高速測(cè)溫，僅有的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是不夠的。在本方案中，一次采樣周期為8us，采樣值占用兩個(gè)字節(jié)，則采樣的數(shù)據(jù)量為250k字節(jié)秒。如此大的數(shù)據(jù)量?jī)H靠片內(nèi)的ram是不夠的。因此必須擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。在本實(shí)驗(yàn)中采用兩片128kx8靜態(tài)隨機(jī)讀取存儲(chǔ)器tc55v8128bj-12構(gòu)成16位128k的擴(kuò)展存儲(chǔ)器。tc55v8128bj-12具有容量大、功耗低、集成度高、速度快、設(shè)計(jì)和使用方便等特點(diǎn)。圖3-4是tc55v8128bj-12的外部引腳排列圖，各引腳名稱及功能。分別如下：aoa16是17條地址線：i00i07是8

42、條雙向數(shù)據(jù)線；ce是片選線，低電平有效，we是寫(xiě)控制線，當(dāng)cs為低電平時(shí)，we的上升沿將i00i07上的數(shù)據(jù)寫(xiě)到aoa16選中的存儲(chǔ)單元中；oe是讀出允許端，低電平有效。圖3-4 tc55v8128bj-12的引腳功能圖存儲(chǔ)器與 tms320lf240 的接口電路如圖 3-5 所示：圖 3-5 存儲(chǔ)器與 tms320f240 的接口電路采用數(shù)據(jù)選通線/ds接外部ram的a16地址線。因此數(shù)據(jù)區(qū)ram64k(0000h-fffh)，程序區(qū)為ram的后64k(10000h-1ffffh)。對(duì)dsp而言，程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的地址均為0000h-ffffh。由于tc55vsl28bj-12是8位的sram

43、，tms320lf2407的數(shù)據(jù)線有16位，故需要兩片tc55vsl28bj-12并聯(lián)構(gòu)成16位的外接存儲(chǔ)器。如果程序區(qū)采用外部的 ram 時(shí)，應(yīng)將 dsp 芯片的 mpmc 置高，使芯片工作在微處理器方式。如果內(nèi)部 flash 設(shè)置有效，則相同的地址的外部 ram 自動(dòng)無(wú)效。當(dāng)外部 ram 的存取速度不能全速運(yùn)行時(shí)需要根據(jù)速度設(shè)置插入等待狀態(tài)。圖 3-6 cs2 控制數(shù)據(jù)保持時(shí)序3.63.6 電源電路電源電路tms320lf2407 dsp芯片的供電電壓為33v，但有些外圍器件供電電壓為5v。因此在電路中需要提供5v和33v的電源。電路如圖3-7所示。220v的交流電經(jīng)變壓器后輸出8v的交流

44、電，8v的交流電由四個(gè)二極管構(gòu)成的整流電路整流后得到8v的直流電，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器mc7805輸出5v的直流電壓。5v的直流電壓再經(jīng)過(guò)低壓降穩(wěn)壓器tps76301將電壓穩(wěn)定在33v。f12ad4qq12p1220vvingndvoutu47815vingndvoutu67915t?trans4c?0.1ufc?1000ufc?1000ufc?0.1ufvingndvoutu47815c?0.1ufc?0.1ufc?0.1uf+15v+5vgnd-15v圖 3-7 電源電路3.73.7 顯示器接口電路顯示器接口電路在同一時(shí)刻只有一個(gè)顯示器通電，但是由于人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，因此在

45、人們看來(lái)，每個(gè)顯示器都在穩(wěn)定地顯示。這種巡回掃描顯示器的操作要靠程序控制。動(dòng)態(tài)顯示的亮度要受電流平均值的影響，其電流平均值增大，顯示亮度增強(qiáng)。在本測(cè)測(cè)溫儀的顯示器是測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)地自動(dòng)地向操作人員提供必要的狀態(tài)信息的手段和途徑之一。它使操作人員能夠及時(shí)地觀察到系統(tǒng)的運(yùn)行情況和對(duì)操作命令的響應(yīng)結(jié)果。它是測(cè)控系統(tǒng)與操作者實(shí)現(xiàn)交換作用的另一個(gè)方面。在測(cè)控系統(tǒng)中，常用的顯示器主要有l(wèi)ed(發(fā)光二極管顯示器)和lcd(液晶顯示器)。這兩種顯示器配置靈活，與控制器接口方便。發(fā)光二極管顯示器的成本較低，顯示的亮度較大。所以本測(cè)溫儀采用發(fā)光二極管顯示器。對(duì)多個(gè)八段led數(shù)碼管的接口方法主要有兩種：動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法和靜

46、態(tài)驅(qū)動(dòng)法。動(dòng)態(tài)顯示是把需要顯示的字符的各字段斷續(xù)通過(guò)電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。使用動(dòng)態(tài)顯示法時(shí)，在每點(diǎn)亮一個(gè)顯示器之后，必須持續(xù)通電一段時(shí)間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后再點(diǎn)亮另一個(gè)顯示器，如此巡回掃描所有的顯示器。巡回顯示的速度較快，每秒可重復(fù)多次(為了不產(chǎn)生閃爍，可每秒掃描20次左右)。雖然溫儀中，由于需要顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)較多(10位)，如果用動(dòng)態(tài)顯示法則顯示的軟件開(kāi)銷(xiāo)較大，而且動(dòng)態(tài)顯示是巡回掃描方式，當(dāng)顯示數(shù)據(jù)位較多時(shí)，首位數(shù)與末位數(shù)點(diǎn)亮的時(shí)間間隔較大，人眼能感覺(jué)到數(shù)據(jù)在閃爍。所以本測(cè)溫儀采用靜態(tài)顯示法。串行口靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式的led顯示邏輯如圖3-8所示。 圖3-8串行口靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式的led顯示圖該

47、測(cè)溫儀的顯示器由十位發(fā)光二極管組成，前七位顯示高能量密度加熱的時(shí)間，后三位顯示與時(shí)間對(duì)應(yīng)的加熱溫度。我們使用74lsl64串行輸入并行輸出8位移位寄存器作為段選碼驅(qū)動(dòng)器，每一位用一片74lsl64，其并行輸出腳作段選的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)。八段led數(shù)碼管的公共陰極端連在一起接低電平，十片74lsl64串連起來(lái)，即可構(gòu)成一個(gè)十位的八段led數(shù)碼顯示器。3.83.8 打印機(jī)接口電路打印機(jī)接口電路打印機(jī)采用 tpup-nh 形式熱敏打印機(jī)，它是新型行式直接熱敏打印機(jī)，整機(jī)體積小、重量輕、噪音低、打印質(zhì)量高、可靠性好，適用于打印記錄數(shù)據(jù)和曲線等應(yīng)用場(chǎng)合。打印機(jī)接口形式既可并行也可串行接口。為使打印速度快些本實(shí)驗(yàn)

48、采用與 centronics 標(biāo)準(zhǔn)兼容的 db-25 并行接口。該接口信號(hào)時(shí)序圖如圖 3-10。該打印機(jī)與 dsp 接口如圖 3-9 所示。圖 3-9 打印機(jī)與 dsp 的接口電路圖3-10 打印機(jī)與dsp的接口信號(hào)時(shí)序3.93.9 熱電偶冷端補(bǔ)償電路熱電偶冷端補(bǔ)償電路熱電偶冷端補(bǔ)償采用美國(guó) dallas 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器ds18b200。用該器件來(lái)測(cè)量熱電偶周?chē)沫h(huán)境溫度，因?yàn)榄h(huán)境溫度在幾秒中的范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，因此只需在系統(tǒng)上電時(shí)測(cè)一下環(huán)境溫度，送入存儲(chǔ)器中。加上這個(gè)溫度補(bǔ)償就是熱電偶測(cè)得的溫度值。采用該器件可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。該器件的主要性能如下：1）單線接口; 2）測(cè)量范圍是-

49、55+125 ;3）供電范圍 3v5.5v;4）將溫度轉(zhuǎn)換成 12 位數(shù)字最長(zhǎng)時(shí)間為 750ms;5）非易失性溫度報(bào)警;6）溫度計(jì)可編程 9-12 位;故只要將其數(shù)據(jù)線與 dsp 的一 i/o 口相接即可，再將其電源線和地線分別接上。第第 4 4 章章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)完成功能是將現(xiàn)場(chǎng)兩點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)采集處理，先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在擬合成溫度值后顯示出來(lái)。顯示時(shí)可根據(jù)需要顯示一點(diǎn)或兩點(diǎn)溫度。如果溫度超出了測(cè)量范圍，那么顯示“9999” 。流程圖如圖 4-1。系統(tǒng)初始化采樣超溫？存儲(chǔ)濾波處理擬合成溫度值同時(shí)顯示兩點(diǎn)溫度顯示某點(diǎn)溫度打印報(bào)警圖 4-1 測(cè)溫系統(tǒng)總流程圖4.14.1

50、采樣部分程序設(shè)計(jì)采樣部分程序設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)放大器兩級(jí)把熱電偶采集得到的電壓放大后經(jīng)過(guò)濾波送人 dsp。放大后的電信號(hào)直接接入 dsp 內(nèi)部自帶的 ad 轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)即 ad 值，最后根據(jù)電壓與 ad 值得關(guān)系及熱電偶的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系將 ad 值轉(zhuǎn)換為溫度值。如圖 4-2。見(jiàn)附錄一。adc初始化adctrl1、adctrl2的設(shè)置i=0ad采樣轉(zhuǎn)變讀ad值i=i+1i6; temp 1&=0 x03ff; temp 2=temp 26;temp 2&=0 x03ff;附錄附錄 3 3：顯示子程序：顯示子程序/*-顯示初始化-*/void init_ displa

51、y () delay (60000); set_ co (); set_ write (); set_ rd (); set data (); delay (5); write command(0 x24);/*初始化命令*/ write_ command (1); write_ command (3); write _command (5); for (n=0; n 1 0; n+) write byte(n,32);/*清屏*/ /*-顯示溫度-*/void dips _data (unsigned char p, unsigned char data)unsigned char d0,

52、dl, d2, d3;float t;read_ distemper (); /*ds18b20*/t=-12.2178+1.4196*data+temp7;if (t=9999) d0=data/1000; dl= (data%1000)/100; d2= (data% 1000) % 100)/ 10; d3= (data% 1000) % 100) % 10; write_ byte (0+p, d0); write_ byte (l+p, d1); write _byte (2+p, d2); write _byte (3+p, d3);elsewrite_ byte (0+p, 9)

53、;write_ byte (1+p, 9);write_ byte (2+p, 9);write_ byte (3+p, 9);附錄附錄:4:4：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償測(cè)溫子程序：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償測(cè)溫子程序/*-ds 18b20 initialization-*/void init_ds () asm(“l(fā)dp #0e1h”); asm(“l(fā)acc 7092h ”); asm (“ and #0ff7th ”);/*set up iopc7*/ asm (“sach 7092h ”); asm(“ sacl 7092h ”); asm (“l(fā)acc 709ah ”); asm (“or #800

54、0h ”); /*iopc7 =output/ clear _birds ();delay (2000)；/*delay 600us*/send_ birds ();delay (200); /*delay 60us/*/clear birds;delay (500);/*delay 240us*/send birds;delay (1000); /*delay 480us*/*- write ds18b20- */void writhed (unsigned char com)int nn, jjj;send_ bitds ();clear_bitds ();delay (32); /*delay l6us*