【文章內(nèi)容簡介】 路，把一晶體連接在 TMS320F240 芯片的 XTAL 1 和 XTAL2 之間可啟動內(nèi)部振蕩器，如圖 31 所示。在實驗中采用這種方法。 C?0PYRSTALX/KIN圖 31 內(nèi)部震蕩電路 復位電路圖 32 所示為手動復位電路。剛通電時，TMS20F240 處于復位狀態(tài)，長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 11VC50K1uFS?WPB/XR圖 32 手動復位電路/RS 為低使芯片復位。為使芯片初始化正確，一般應保證/RS 為低至少持續(xù) 3 個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)定期，一般為 100ms200ms。圖 3 電路的復位時間主要由 R 和 C 確定。用式 31，設 V1=1. 5V 為低電平與高電平的分界點，則: （式 31）11ln(/)tRCVc??選擇 R=100， C= ，可得 t1=l67ms，隨后的施密特觸發(fā)器保證了低電平的持續(xù)時間至少為 167ms，才能滿足復位要求。在實際的 DSP 應用系統(tǒng)特別是產(chǎn)品化的DSP 系統(tǒng)，可靠性是一個不容忽視的問題。實際上 DSP 系統(tǒng)的時鐘頻率較高，在運行時極有可能發(fā)生干擾和被干擾的現(xiàn)象，嚴重時系統(tǒng)可能會出現(xiàn)死機現(xiàn)象，為了克服這些情況，不僅在軟件上做保護措施，在硬件上采用具有監(jiān)視功能的自動復位電路。 向前通道測量電路用 DSP 進行測溫系統(tǒng)必須有被測電信號的輸入通道，它用來采集重要的輸入信息。在測量系統(tǒng)中怎樣能更準確獲取被測信號是核心任務；在測控系統(tǒng)中，對被控現(xiàn)場的監(jiān)視和對被控對象狀態(tài)的檢測是重要的環(huán)節(jié)。要利用傳感器將非電信長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 12號轉(zhuǎn)換成電信號才能完成測量和控制任務，因為計算機只能識別和處理電量數(shù)字信號。得到的模擬電信號，經(jīng)過放大并通過 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能由計算機進行有效的處理。本方案中采用兩路熱電偶傳感器采集兩點的溫度信號，放大器采用高速的 LM358，可以兩路同步采樣，因為 TMS320F240 內(nèi)部自帶 2 個 A/D,由于傳感器的噪聲大，工作環(huán)境比較惡劣，在傳感器的輸出端上會產(chǎn)生較大的干擾信號，當應用于低速測溫，前向通道中可以采取硬件濾波措施，提高信噪比。采集的信號經(jīng)放大器放大后通過濾波將噪聲和其它干擾信號濾去。而在高速測溫時，由于硬件濾波器的響應速度慢，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。因為 TMS 320F240 內(nèi)部自帶 ADC， ，所以可以將兩路電信號可以直接接入 DSP。 傳感器的選擇為提高熱電偶的響應速度，在此采用小直徑 的鎳鉻一鎳鋁(硅)熱電偶(K 型)。含鉻 1820%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。這種熱電偶的抗氧化能力強，材料也不易變脆，熱電動勢穩(wěn)定性好，適用于 1300℃以下的溫度測量，測溫不確定度小于 400℃時為177?！?，大于 400℃時為所測電動勢的 1%。滿足高速測溫要求，而且這種熱電偶成本低可以降低系統(tǒng)成本。 放大倍數(shù)的確定K 型熱電偶在 1000℃時的熱電勢為 ，而 TMS 320F240 內(nèi)的 ADC 滿量程為 5V。放大器 LM358 采用單極性輸入時的飽和輸出電壓為 . 故放大倍數(shù)為 3830/=92。采用二級放大，第一級放大 9 倍，第二級放大 10 倍。電路如圖 33.長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（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 ADC 有 8 路模擬輸入通道，通過 1 至 8 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)接入。每個 ADC 完成轉(zhuǎn)換的總時間為 μs。而高速測溫過程，如激光加熱速率約為100000～1000000℃/s ，溫度變化 1℃最長時間需 100μs。因此該 ADC 完全能滿足實時高速測溫的要求。ADC 模塊有以下功能: ADC 可執(zhí)行獨立的或連續(xù)的采樣、保持操作。、內(nèi)部或外部事件處理器啟動。（1）ADC 模塊的管腳介紹ADC 模塊共提供 20 個管腳與外部電路接口。ADCINOADCIN 15 這 16 個管腳是模擬輸入管腳，有兩個模擬參考電壓輸入管腳。模擬電壓信號與數(shù)字電壓信號應分開。為保證轉(zhuǎn)換精度電源采用標準減噪聲設備。模擬電源信號線應盡可能的短和粗。ADCINOADCIN7 是屬于第一個 ADC 模塊，ADCIN8ADCIN15 屬于第二個 ADC 模塊。ADCINO, ADCIN 1, ADCIN8 和 ADCIN9 還具有數(shù)字 1/O 的第二功能。通過軟件長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 14編程這四個管腳可用作 I/O 口。但是這四個管腳的轉(zhuǎn)換精度沒有其它 12 個模擬輸入管腳高。（2）ADC 模塊的工作模式a）兩個通道采樣和轉(zhuǎn)換可以同步進行。b）單獨或連續(xù)的采樣、保持和轉(zhuǎn)換操作。c）ADC 模塊單元采用二級堆棧結(jié)果寄存器。d）開始轉(zhuǎn)換操作可由軟件指令、外部信號傳遞到器件的管腳或通過事件處理來實現(xiàn)。e）將位寫入 ADC 的控制寄存器時，不影響正在進行的轉(zhuǎn)換過程。新寫入的位值先進入未激活寄存器而不是激活寄存器，一旦轉(zhuǎn)變完成后新位的設置立即從未激活寄存器轉(zhuǎn)移到激活寄存器。下一個轉(zhuǎn)換由新位的設置來決定。f）如果中斷沒有被屏蔽的話，轉(zhuǎn)變結(jié)束時會設置一個中斷標志并產(chǎn)生中斷。如果第三個轉(zhuǎn)變開始而沒有讀 FIFO 堆棧的話，第一個轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)將丟失。(3)模擬信號的采樣和轉(zhuǎn)變單個 ADC 模塊執(zhí)行采樣一個時鐘周期，轉(zhuǎn)變四個半周期，因而整個采樣轉(zhuǎn)變時間是五個半周期。ADC 模塊的結(jié)構(gòu)要求采樣轉(zhuǎn)變時間是 μs 或更長以保證轉(zhuǎn)換精度。ADC 時鐘周期數(shù)目與 μ s 的最小值關(guān)系應滿足系統(tǒng)時鐘頻率。因為系統(tǒng)時鐘頻率可以偏離這個關(guān)系。ADC 模塊提供的預標定允許應用過程中 DSP時鐘變化時 ADC 模塊保持最優(yōu)化操作。因此在選擇 ADC 模塊的預標定值時，應保證這個 ADC 模塊的采樣轉(zhuǎn)變時間大于或等于 。這個預標定值應滿足以下公式: 系統(tǒng)時鐘周期((SYSCLK)預標定值 = 存儲器接口在TMS320LF2407芯片中有32K字的FLASH程序存儲器，544字雙口RAM(DARAM)和2K字的單口RAM(SARAM)。對于程序存儲器32K字的FLASH已經(jīng)可以滿足要求。但對于高速測溫，僅有的數(shù)據(jù)存儲器是不夠的。在本方案中，一次采樣周期為8us，采長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 15樣值占用兩個字節(jié)，則采樣的數(shù)據(jù)量為250K字節(jié)／秒。如此大的數(shù)據(jù)量僅靠片內(nèi)的RAM是不夠的。因此必須擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。在本實驗中采用兩片128KX8靜態(tài)隨機讀取存儲器TC55V8128BJ12構(gòu)成16位128K的擴展存儲器。TC55V8128BJ12具有容量大、功耗低、集成度高、速度快、設計和使用方便等特點。圖34是TC55V8128BJ12的外部引腳排列圖，各引腳名稱及功能。分別如下：AO～A16是17條地址線：I／00～I／07是8條雙向數(shù)據(jù)線；／CE是片選線，低電平有效，／WE是寫控制線，當／CS為低電平時，／WE的上升沿將I／00～I／07上的數(shù)據(jù)寫到AO～A16選中的存儲單元中；／OE是讀出允許端，低電平有效。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)大學人文信息學院畢業(yè)設計（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。因此數(shù)據(jù)區(qū)RAM64K(0000HFFFH)，程序區(qū)為RAM的后64K(10000H1FFFFH)。對DSP而言，程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)的地址均為0000HFFFFH。由于TC55VSl28BJ12是8位的SRAM，TMS320LF2407的數(shù)據(jù)線有16位，故需要兩片TC55VSl28BJ12并聯(lián)構(gòu)成16位的外接存儲器。如果程序區(qū)采用外部的 RAM 時，應將 DSP 芯片的 MP／Mc 置高，使芯片工作在微處理器方式。如果內(nèi)部 FLASH 設置有效，則相同的地址的外部 RAM 自動無效。當外部 RAM 的存取速度不能全速運行時需要根據(jù)速度設置插入等待狀態(tài)。長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 17圖 36 CS2 控制數(shù)據(jù)保持時序 電源電路TMS320LF2407 DSP芯片的供電電壓為3．3V，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3．3V的電源。電路如圖37所示。220V的交流電經(jīng)變壓器后輸出8V的交流電，8V的交流電由四個二極管構(gòu)成的整流電路整流后得到8v的直流電，再經(jīng)過穩(wěn)壓器MC7805輸出5V的直流電壓。5V的直流電壓再經(jīng)過低壓降穩(wěn)壓器TPS76301將電壓穩(wěn)定在3．3V。F12AD4QP~0VinGNoutU78569T?RSC.+圖 37 電源電路 顯示器接口電路長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 18在同一時刻只有一個顯示器通電，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，因此在人們看來，每個顯示器都在穩(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。在本測測溫儀的顯示器是測控系統(tǒng)實時地自動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地觀察到系統(tǒng)的運行情況和對操作命令的響應結(jié)果。它是測控系統(tǒng)與操作者實現(xiàn)交換作用的另一個方面。在測控系統(tǒng)中，常用的顯示器主要有LED(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。所以本測溫儀采用發(fā)光二極管顯示器。對多個八段LED數(shù)碼管的接口方法主要有兩種：動態(tài)驅(qū)動法和靜態(tài)驅(qū)動法。動態(tài)顯示是把需要顯示的字符的各字段斷續(xù)通過電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。使用動態(tài)顯示法時，在每點亮一個顯示器之后，必須持續(xù)通電一段時間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后再點亮另一’個顯示器，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)，如果用動態(tài)顯示法則顯示的軟件開銷較大，而且動態(tài)顯示是巡回掃描方式，當顯示數(shù)據(jù)位較多時，首位數(shù)與末位數(shù)點亮的時間間隔較大，人眼能感覺到數(shù)據(jù)在閃爍。所以本測溫儀采用靜態(tài)顯示法。串行口靜態(tài)驅(qū)動方式的LED顯示邏輯如圖38所示。長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖38串行口靜態(tài)驅(qū)動方式的LED顯示圖該測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間，后三位顯示與時間對應的加熱溫度。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)動器，每一位用一片74LSl64，其并行輸出腳作段選的靜態(tài)驅(qū)動。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，即可構(gòu)成一個十位的八段LED數(shù)碼顯示器。 打印機接口電路打印機采用 TPUPNH 形式熱敏打印機，它是新型行式直接熱敏打印機，整機體積小、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)和曲線等應用場合。打印機接口形式既可并行也可串行接口。為使打印速度快些本實驗采用與 CENTRONICS 標準兼容的 DB25 并行接口。該接口信號時序圖如圖 310。該打印機與 DSP 接口如圖 39 所示。長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 20圖 39 打印機與 DSP 的接口電路長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 21圖310 打印機與DSP的接口信號時序 熱電偶冷端補償電路熱電偶冷端補償采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B200。用該器件來測量熱電偶周圍的環(huán)境溫度，因為環(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)上電時測一下環(huán)境溫度，送入存儲器中。加上這個溫度補償就是熱電偶測得的溫度值。采用該器件可以簡化電路設計。該器件的主要性能如下：1）單線接口。 2）測量范圍是55℃～+125℃ 。3）供電范圍 3V～。4）將溫度轉(zhuǎn)換成 12 位數(shù)字最長時間為 750ms。5）非易失性溫度報警。6）溫度計可編程 912 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長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文） 22上。第 4 章 系統(tǒng)的軟件設計系統(tǒng)完成功能是將現(xiàn)場兩點的溫度數(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。顯示時可根據(jù)需要顯示一點或兩點溫度。如果溫度超出了測量范圍，那么顯示“9999” 。流程圖如圖 41。系統(tǒng)初始化采樣超溫 ？存儲濾波處理擬合成溫度值同時顯示兩點溫度顯示某點溫度打印報警圖 41 測溫系統(tǒng)總流程圖 采樣部分程序設計經(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。放大后的電信號直接接入 DSP 內(nèi)部自帶的 AD 轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號即 AD 值，最后根據(jù)電壓與 AD 值得關(guān)系及熱電偶的熱電勢與溫度之間的關(guān)系將 AD 值轉(zhuǎn)換為溫度值。如