【正文】 (7)： P24P25 長(zhǎng)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(lè) . 低成本高精度測(cè)溫儀的研制 . 儀表技術(shù) , 20xx(4)： P26P27 [17] 羅濤 . 簡(jiǎn)述幾種國(guó)際上先進(jìn)的測(cè)溫技術(shù) . 計(jì)量與測(cè)試技術(shù) , 20xx(4)： P8 [18] 郝麗萍 . 實(shí)用的智能測(cè)溫儀 . 電測(cè)與儀表 , 20xx： 37(412)： P15P17 [19] 李均宜．爐溫儀表與熱控制，北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1982 [20] 劉和平 , 王維俊 , 江渝 , 鄧力 . TMS320LF240X DSP C語(yǔ)言 開(kāi)發(fā)應(yīng)用，北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx． 1 [21] 李延龍 . 單片機(jī)在測(cè)溫儀表中的應(yīng)用．信息技術(shù)， 20xx(7)： P24P25 [22] 李軍 , 李賦海 . 檢測(cè)技術(shù)及儀表 , 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 20xx(4) [23] 宋春榮 , 劉芳芳 , 楊禮成 . 通用集成電路速查手冊(cè) , 濟(jì)南 。 /*讀 AD 值 */ asm(“ LDP 0e0h” )。 Temp 2=temp 26。 Delay (5)。/*清屏 */ } } /*顯示溫度 */ Void dips _data (unsigned char p, unsigned char data) { Unsigned char d0, dl, d2, d3。 Write_ byte (0+p, d0)。 Write _byte (2+p, d2)。 Read_ distemper ()。/*初始化命令 */ Write_ mand (1)。=0x03ff。/*read ADCFIF02*/ asm(“ LDP 100h” )。 asm(“ SPLK 004bh, 7034h ” )。由于 DSP 測(cè)溫領(lǐng)域可供參考的資料較少，在調(diào)試方面遇到了一些困難和問(wèn)題，可能有很多方面還不夠完善。只要在非程序區(qū)設(shè)置攔截措施，使程序進(jìn)入陷阱，然后強(qiáng)使程序進(jìn)入初始狀態(tài)。 本方案采用 FFT 算法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，主要濾去 50HZ 的工頻干擾。下面是兩種適用于高速數(shù)據(jù)采集的有效方法。而 PC 值被干擾后的數(shù)據(jù)是隨機(jī)的，因此引起程序混亂，在 PC 值的錯(cuò)誤引導(dǎo)下， 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 程序?qū)?zhí)行一系列毫無(wú)意義的指令，最后常常進(jìn)入死循環(huán)中。采用軟件來(lái)抑制工頻干擾是當(dāng)前工頻串模干擾抑制技術(shù)的一種新技術(shù)。這種電源具有很高的共模抑制比，能在較寬的頻率范圍內(nèi)抑制干擾。在整流之后可采用雙 T濾波器，以消除 50HZ 的工頻干擾。沒(méi)有內(nèi)阻存在，無(wú)論何種噪聲都會(huì)被電源短路吸收，在線路中不會(huì)建立起任何干擾電壓。 需要特別注意的是，采用這種方法后，對(duì)程序進(jìn)行編譯時(shí)不能采用優(yōu)化功能，否則將使程序產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的結(jié)果。采用這種方法的一個(gè)缺點(diǎn)是比較容易破壞 C 環(huán)境，因?yàn)?C 編譯器在編譯嵌入了匯編語(yǔ)句的 C程序時(shí)不檢查或分析嵌入的匯編語(yǔ)句。由美國(guó) DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20型單線智能溫度傳 感器，屬于新一代適配處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。如圖 42。 6）溫度計(jì)可編程 912位 。用該器件來(lái)測(cè)量熱電偶周圍的環(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。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)。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 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)法和靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法。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)。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 34是 TC55V8128BJ12的外部引腳排列圖，各引腳名稱及功能。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 = s 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字的單口 RAM(SARAM)。 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。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。 （ 1） ADC 模塊的管腳介紹 ADC 模塊共提供 20 個(gè)管腳與外部電路接口。電路如圖33. 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 33 放大電路圖 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。 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 的鎳鉻一鎳鋁 (硅 )熱電偶 (K型 )。 向前通道測(cè)量電路 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 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。 C?30PC?30PY?CRYSTALX2X1/XCLKIN 圖 31 內(nèi)部震蕩電路 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 復(fù)位電路 圖 32 所示為手 動(dòng)復(fù)位電路。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)器和內(nèi)部存儲(chǔ)器的分類方法。 7）在 9 位分辨率時(shí)最多在 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。 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 。溫度傳感器是 溫度測(cè)量?jī)x表 的核心部分，品種繁多。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。 該系統(tǒng)主要由單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成。 DSP 芯片的運(yùn)算精度。 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。 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。 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) 的片內(nèi)程數(shù)據(jù) /程序 RAM，支持同步，異 步串口。 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。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) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 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℃。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。同時(shí)也解釋了本系統(tǒng) 其它部分芯片選擇的原因。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。 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。測(cè)量?jī)x器由溫度傳感器和信號(hào)處理兩部分組成。因?yàn)槠鋬?nèi)部不能滿足某些特殊要求的高速測(cè)溫。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。工業(yè)、電話等新的DSP 應(yīng)用。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)。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 芯片的開(kāi)發(fā)工具。 單 片 機(jī)電 源 鍵 盤(pán)放大器溫度傳感器存儲(chǔ)器D S 1 8 B 2 0打 印 機(jī)顯示器 圖 21 系統(tǒng)硬件框圖 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 單片機(jī)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 MCS51 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 O～ 24 MHz； 8） 128 8 b 內(nèi)部 RAM。 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。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。 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。 綜上因素選擇 DS18B20 芯片為核心研制高速測(cè)溫儀。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 3 章 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。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)定期，一般為 100ms200ms。 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?！?，大于 400℃時(shí)為所測(cè)電動(dòng)勢(shì)的 1%。而高速測(cè)溫過(guò)程，如激光加熱速率約為100000～ 1000000℃ /s ，溫度變化 1℃最長(zhǎng)時(shí)間需 100μ s。為保證轉(zhuǎn)換精度電源采用標(biāo)準(zhǔn)減噪聲設(shè)備。 c） ADC 模塊單元采用二級(jí)堆棧結(jié)果寄存器。 ADC 模塊的結(jié)構(gòu)要求采樣轉(zhuǎn)變時(shí)間是 μ s或更長(zhǎng)以保證轉(zhuǎn)換精度。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。因此數(shù)據(jù)區(qū) RAM64K(0000HFFFH)，程序區(qū)為 RAM的后 64K(10000H1FFFFH)。電路如圖 37所示。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。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 )。打印機(jī)接口形式既可并行也可串行接口。該器件的主要性能如下： 1）單線接口 。顯示時(shí)可根據(jù)需要顯示一點(diǎn)或兩點(diǎn)溫度。每一點(diǎn)的溫度值最多用 4 位數(shù)字表示，能 夠同時(shí)顯示兩點(diǎn)的溫度值。軟件流程圖如圖 44。雖然 II 建議不要采用這種方法改變 C 變量的數(shù)值，因?yàn)檫@容易改變 C 環(huán)境。即空間干擾 (場(chǎng)干擾 )，通過(guò)電磁波輻射竄入系統(tǒng) :過(guò)程通道干擾，干擾通過(guò)與前向通道、后向通道及其它通道進(jìn)入 。解決辦法是使用具有噪聲抑制能力的交流電源調(diào)解器、參數(shù)穩(wěn)壓器或超隔離變壓器。每個(gè)功能塊單獨(dú)對(duì)電壓過(guò)載進(jìn)行保護(hù)，不會(huì)因某塊穩(wěn)壓電源故障而使整個(gè)系統(tǒng)破壞，而且也減少了公共阻抗的相互禍合，大大提高了供電的可靠性，也有利于電源散熱。 干擾對(duì)測(cè)控系統(tǒng)造成的后果 1）數(shù)據(jù)采集誤差加大 干擾侵入系統(tǒng)的前向通道，疊加在信號(hào)上，致使數(shù)據(jù)采集誤差加大。在這些環(huán)節(jié)中，由于干擾的侵入，都會(huì)造成條件狀態(tài)偏差、失誤，致使輸出控制誤差加大，甚至控制失常。例如對(duì)于工頻電網(wǎng)電壓的串模干擾，采用工頻整形采樣、軟件自動(dòng)校正工頻串模干擾的誤差。 TMS320LF2407 芯片作為測(cè)溫儀的核心芯片。在完成論文的過(guò)程中我鍛煉了我的意志力，吃苦耐勞精神， 不怕困難，堅(jiān)持不懈，這對(duì)我以后工作也應(yīng)該有很大幫助。/*read ADCFIFO1*/ asm(“ LDP 100h ” )。/*temp2 address is 8033h*/ /*將 AD 值放在變量 temp l 和 tempt 中 */ Temp 1=temp 1 6。 set_ write ()。 For (n=0。 Dl= (data%1000)/1