【正文】 DSP 系列等。 TMS320 系列 DSP 產(chǎn)品發(fā)展以三個(gè)平臺為基本的。 C20X 主要面向計(jì)算機(jī)。 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。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；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) 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 模集成電路生產(chǎn)技術(shù)，由 3μ MNOS 改為現(xiàn)在的 CMOS，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、無消耗控制等等。由于應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用場合、應(yīng)用目的不同對選擇的 DSP 芯片也不 同。 DSP 芯片的運(yùn)算速度。不同 DSP 芯片的硬件資源也不同，如片內(nèi) ROM、RAM 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。浮點(diǎn)芯片的字長一般為 32 位，累加器為 40 位。當(dāng) DSP 系統(tǒng)要求是工業(yè)級或軍用級標(biāo)準(zhǔn)必須注意所選芯片有沒有工業(yè)級或軍用級的同類產(chǎn)品。該系統(tǒng)硬件框圖如圖 11。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，使其整體的效能可達(dá)到 20MIPS，因此非常適用于實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)控制，而對于速度較慢的外圍亦提供了waitstates 的功能。 3）容易增加附屬功能，很容易擴(kuò)展外圍。 溫度傳感器選擇 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 。 紅外溫度傳感器： 紅外輻射也稱紅外線，是指輻射波長大致為 頻譜范圍內(nèi)的電磁波。 與熱電偶、熱電阻等常規(guī)溫度傳感器相比，紅外溫度計(jì)具有測溫范圍寬、壽命長、性 能可靠、反應(yīng)極快和非接觸性等諸多優(yōu)點(diǎn)。 2）獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 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。 ℃ 。 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 。它根據(jù) 控制器 指定的位置存入和取出信息。內(nèi)存指主板上的存儲部件，用來存放當(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 。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 31 所示。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。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)不容忽視的問題。要利用傳感器將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號才能完成測量和控制任務(wù)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識別和處理電量數(shù)字信號。而在高速測溫時(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)存儲后通過軟件濾波來處理。這種熱電偶的抗氧化能力強(qiáng) ，材料也不易變脆，熱電動(dòng)勢穩(wěn)定性好，適用于1300℃以下的溫度測量，測溫不確定度小于 400℃時(shí)為177。放大器 LM358 采用單極性輸入時(shí)的飽和輸出電壓為 . 故放大倍數(shù)為3830/=92。每個(gè) ADC 完成轉(zhuǎn)換的總時(shí)間為 μ s。 。模擬電壓信號與數(shù)字電壓信號應(yīng)分開。ADCINO, ADCIN 1, ADCIN8 和 ADCIN9 還具有數(shù)字 1/O 的第二功能。 b）單獨(dú)或連續(xù)的采樣、保持和轉(zhuǎn)換操作。新寫入的位值先進(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。 (3)模擬信號的采樣和轉(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)變時(shí)間是五個(gè)半周期。 ADC 模塊提供的預(yù)標(biāo)定允許應(yīng)用過程中 DSP 時(shí)鐘變化時(shí) ADC 模塊保持最優(yōu)化操作。但對于高速測溫，僅有的數(shù)據(jù)存儲器是不夠的。在本實(shí)驗(yàn)中采用兩片 128KX8靜態(tài)隨機(jī)讀 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 取存儲器 TC55V8128BJ12構(gòu)成 16位 128K的擴(kuò)展存儲器。 圖 34 TC55V8128BJ12的引腳功能圖 存儲器與 TMS320LF240 的接口電路如圖 35所示： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 35 存儲器與 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。 如果程序區(qū)采用外部的 RAM 時(shí)，應(yīng)將 DSP 芯片的 MP／ Mc置高，使芯片工作在微處理器方式。因此在 電路中需要提供 5V和 3． 3V的電源。 F12AD412P1~220VVinGNDVoutU47815VinGNDVoutU67915T?TRANS4C?C?1000uFC?1000uF C?VinGNDVoutU47815C?C?C?+15V+5VGND15V 圖 37 電源電路 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暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，因此在人們看來，每個(gè)顯示器都在穩(wěn)定地顯示。它使操作人員能夠及時(shí)地觀察到系統(tǒng)的運(yùn)行情況和對操作命令的響應(yīng)結(jié)果。發(fā)光二極管顯示器的成本較低，顯示的亮度較大。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。串行口靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方式的LED顯示邏輯如圖 38所示。 打印機(jī)接口電路 打印機(jī)采用 TPUPNH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)用場合。該 打印機(jī)與 DSP 接口如圖 39 所示。采用該器件可以簡化電路設(shè)計(jì)。 4）將溫度轉(zhuǎn)換成 12 位數(shù)字最長時(shí)間為 750ms。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)完成功能是將現(xiàn)場兩點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過采集處理，先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在擬合成溫度值后顯示出來。 系 統(tǒng) 初 始 化采 樣超 溫 ？存 儲濾 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 41 測溫系統(tǒng)總流程圖 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 采樣部分程序設(shè)計(jì) 經(jīng)過放大器兩級把熱電偶采集得到的電壓放大后經(jīng)過濾波送人 DSP。 A D C 初 始 化A D C T R L 1 、 A D C T R L 2 的 設(shè) 置i = 0A D 采 樣 轉(zhuǎn) 變讀 A D 值i = i + 1i 5 0 0 0 ?存 儲濾 波 、 擬 合 成 溫 度 值YN 圖 42 AD 轉(zhuǎn)換的流程圖 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 顯示程序設(shè)計(jì) 顯示器選用的是 LCM101，能顯示 10位數(shù)字。程序見附錄二。 DS18B20 讀溫度主要由初始化、 ROM 功能命令、存儲器功能命令、傳送數(shù)據(jù)等過程組成。采用這種方法一方面可以在 C程序中實(shí)現(xiàn)用 C語言無法實(shí)現(xiàn)的一些硬件控制功能，如修改中斷控制寄存器、中斷使能或無效、讀取狀態(tài)寄存器和中斷標(biāo)志寄存器等。除了硬件控制之外，匯編語句也可以嵌入在 C程序中實(shí)現(xiàn)其它功能。由于這種方法保留了 C程序的結(jié)構(gòu)，如變量定義等，因此持續(xù)清晰，可讀性好； 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 3）程序調(diào)試方便。工業(yè)現(xiàn)場中的干擾一般都是以脈沖的形式進(jìn)入儀器，干擾竄入系統(tǒng)的渠道主要有三條。 空 間 干 擾供 電 系 統(tǒng) 干 擾工 程 通 道 干 擾微機(jī)系統(tǒng) 圖 51 微機(jī)系統(tǒng)中的主要干擾渠道 任何電源及輸電線 路都存在內(nèi)阻，正是這些內(nèi)阻才引起了電源的噪聲干擾。尖峰電壓持續(xù)的時(shí)間很短，一般不會(huì)毀壞系統(tǒng)，但對系統(tǒng)正常運(yùn)行危害很大，會(huì)造成邏輯功能紊亂，甚至沖壞原程序。 2）隔離變壓器 考慮到高頻噪聲通過變壓器主要不是靠初次級線圈的互感禍合，而是靠初、次級間的寄生電容禍合的，因此，隔離變壓器的初次級之間均采用屏蔽層隔離，減少其分布電容，以提高抗共模干擾的能力。 4）分散獨(dú)立功能塊供電 在每塊系統(tǒng)功能模塊上用三端穩(wěn)壓 集成塊如 7805, 7905, 7812 等組成穩(wěn)壓電源。它的明顯優(yōu)點(diǎn)是抗電網(wǎng)瞬變干擾能力強(qiáng)，很適宜于微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。因此系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，還要在軟件上作好抗干擾設(shè)計(jì)。要消除這種 串模干擾，從理論上說只要選取采樣周期等于工頻周期的整數(shù)倍，工頻干擾將在采樣周期內(nèi)自相抵消而不影響測量結(jié)果，使得工頻串模干擾抑制能力為無限大。但是控制狀態(tài)輸出常常是依據(jù)某些條 件狀態(tài)的輸入和條件狀態(tài)的邏輯處理結(jié)果。程序及表格、常數(shù)皆存放在 FLASH 中，雖然避免了程序指令及表格、常數(shù)受干擾破壞，但片內(nèi) RAM、外部擴(kuò)展 RAM 以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受到外來干擾而變化。 軟件抗干擾對策 （ 1）數(shù)據(jù)采集誤差的軟件對策 根據(jù)數(shù)據(jù)采集時(shí)干擾性質(zhì)，干擾后果的不同，采取的軟件對策不一，沒有固定的對策模式。采用軟件濾波對消除數(shù)據(jù)采集中的誤差可以獲得滿意的效果。比較舍取法 當(dāng)控制系統(tǒng)測量結(jié)果的個(gè)別數(shù)據(jù)存在偏差時(shí)，為了剔除個(gè)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，可采用比較舍取法，即對每個(gè)采樣點(diǎn)連續(xù)采樣幾次，根據(jù)所采數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，確定舍取辦法來剔除偏差數(shù)據(jù)。由于多數(shù) DSP 芯片都能在一個(gè)指令周期內(nèi)完成一次乘法和一次加法，而且提供專門的FFT 指令 (如實(shí)現(xiàn) FFT 所必須的比特反轉(zhuǎn)等 )，使得 FFT 算法在 DSP 芯片上實(shí)現(xiàn)的速度更快。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 （ 2）控制狀態(tài)失常的軟件對策 對于程序運(yùn)行失常的對策主要是發(fā)現(xiàn)失常狀態(tài)后及時(shí)引導(dǎo)系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。 通過 軟硬件的調(diào)試該測溫儀正常工作了，實(shí)現(xiàn)了該 測溫儀最主要的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了高速測溫。由于 DSP 在高速測溫方面領(lǐng)域應(yīng)用還比較少，該儀器的研制將對計(jì)算機(jī)的發(fā)展有重大的意義。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是我對大學(xué)學(xué)習(xí)的考驗(yàn)和對知識的加深，在學(xué)習(xí)過程中充分體現(xiàn)了同學(xué)間的合作能力，不懂得大家商量，我虛心讓大家學(xué)習(xí)讓我能夠順利完成這次論文，所以我在這感謝幫助過我的同學(xué)。信息與管理工程版 , 20xx： 24(5)： P138P142 [2] 熊江 , 黃啟俊 , 李華民 , 戴峰 , 何民才 . 基于主從式雙處理器的光纖比色測溫儀硬件設(shè)計(jì) . 測控技術(shù) , 20xx： 22(4)： P13P19 [3] 殷勇 , 鞏建鳴 , 涂善東 . 新型測溫技術(shù)探討．中國儀器儀表 , 20xx． 4 [4] 王紅萍 . 鉑電阻溫度傳感器研究 . 撫順石油學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx： 23(2)： P58P60 [5] 王魁漢 , 李友 , 王柏忠 . 溫度測量技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)及特殊與實(shí)用測溫技術(shù) .自動(dòng)化儀表 , 20xx： 22(8)： P1P5 [6] 劉迎暉 . 激光點(diǎn)火煤周圍 的溫度場 . 工程物理學(xué)報(bào) , 1998 [7] 姜世昌 . 第 8屆國際工業(yè)與科學(xué)中的溫度和熱測量學(xué)術(shù)討論會(huì)評述．自動(dòng)化儀表 , 20xx： 23(1)： P5P8 [8] 齊懷琴 , 李春林 , 王英杰 . 高精度溫度測量儀的研究 . 電子測量與儀器學(xué)報(bào) , 20xx： 15(2)： P49P53 [9] 楊小玲 , 伍水順 . 高準(zhǔn)確度測量系統(tǒng)信號調(diào)理 . 傳感器技術(shù)， 20xx： 22(6)：P47P52 [10] 曹輝 , 胡俊 , 黃均鼎 . 數(shù)字式溫度測量電路的設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn) . 微電子學(xué)，200l： 31(3)： P229P232 [11] 李秉操 , 張登舉，付壽英，徐飛．單片機(jī)接口技術(shù)及在工業(yè)控制中的應(yīng)用，陜西：陜西電子編輯部， 1991． 3 [12] 王魁漢 . 溫度測量技術(shù)的現(xiàn)狀及展望 (上 ). 基礎(chǔ)自動(dòng)化 , 1997(2)： P1P6 [13] 張繼培 . 溫度計(jì)量技術(shù)進(jìn)展近況．上海計(jì)量測試 , 20xx： 29(1)： P4P9 [14] 倪震楚 , 袁宏勇 , 蔬學(xué)明 . 現(xiàn)代溫度測量技術(shù)綜述 . 消防科學(xué)與技術(shù)，20xx： 22(4)： P270P272 [15] 李延龍 , 單片機(jī)在測溫儀表中的應(yīng)用 , 信息技術(shù) , 20xx(7)： P24P25 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 [16] 孫堅(jiān) , 陳樂 . 低成本高精度測溫儀的研制 . 儀表技術(shù) , 20xx(4)： P26P27 [17] 羅濤 . 簡述幾種國際上先進(jìn)的測溫技