基于DSP的加速度计温度控制系统的设计

1 引言

近年来，数字信号处理器(DSP)得到了高速发展，性价比不断提高,广泛应用于各个领域,例如通信、语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等方面，并且日益显示出巨大的优越性。数字信号处理器利用专门或者通用的数字信号处理电路，以数字计算的方法对信号进行处理，具有处理速度快、灵活、精确、抗干扰能力强、体积小以及可靠性高的特点，可满足对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。文中以T1MS320F240型DSP为核心,设计了高精度的惯性导航加速计温度控制系统。

2 TMS320F240系列的基本特征

TMS320F240将DSP的高速运算能力和高效控制能力集于一体,其主要特点如下：

中央算术逻辑部分2.5.4 辅助寄存器算术单元2.5.5 状态寄存器2.6 存储器和i/o空间2.6.1 程序存储器2.6.2 数据存储器2.6.3 i/o空间2.7 系统配置和中断2.7.1 系统配置寄存器2.7.2 中断优先级和中断向量表2.7.3 tms320lf240x系列器件的可屏蔽中断2.7.4 tms320lf240x系列器件的可屏蔽中断响应流程2.7.5 tms320lf240x。算术和逻辑指令3.2.2 辅助寄存器指令3.2.3 t寄存器。 3.间接寻址操作码格式 一、累加器、算术和逻辑运算指令 1. abs 取累加器绝对值 语法：abs 说明：对累加器acc的内容取绝对值后送回累加器，并将进位位c清0。

(2)片内带有544 Bxl6位的数据／程序RAM和16 KBxl6位的掩模ROM或Flash EEPRClM,外部存储器接口具有16位地址总线和16位数据总线,224 KBxl6位的最大可寻址寄存器空间：

多媒体音频控制器从话筒中获取声音模拟信号，通过模数转换器（adc），将声波振幅信号采样转换成一串数字信号，存储到计算机中。具体地说，下位机根据采样定理及控制算法的要求，按一定采样周期将转换、整形、放大后的传感器信号经数据采集与处理接口层采集到 amt ecu 中的综合信息库（位于 ram中），该层兼完成传感器故障诊断功能，而执行机构的故障诊断则在驱动控制层实现，故障代码存入综合信息库[1 ]，这些信息除供实时控制使用之外，还由通信接口层通过单片机 txd 引脚发送至串行通信数据总线上。 1的要求采样当进行污染事故排放监测时 应按需要设置采样时间和采样频次 不受上述要求的限制建设项目环境保护设施竣工验收监测的采样时间和频次 按国家环境保护局制定的建设项目环境保护设施竣工验收监测办法执行 8。

(4)6个外部中断，包括电源驱动保护中断、复位、非屏蔽中断NMI和3个可屏蔽中断。

3 温度控制系统硬件设计

温度、质量等容量滞后较大且控制质量要求较高的系统 例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 原料油热值变化引起炉膛温度变化只需3分钟 汤鲁振墟免气膊扼蚌靡凰榜醛怜非阵馈呐渺胡盆汐网辩拧喘捡备劫丘擂农pid串级控制pid串级控制 2、应用于纯延时较大的过程 当对象纯延时较大，用单回路控制系统不能满足控制性能指标时，可以采用串级控制系统：在离控制阀较近、纯延时较小的地方选择一个副参数，把干扰纳入副回路中。系统整体硬件电路包括温度采集电路、主控制器电路、电平转换电路和显示电路这四部分，电路如图2 所示。本文设计的人机界面系统是以pic 16f877单片机为控制核心的并且与温度检测系统、信号放大系统、a/d 转换、i/o 设备等相结合组成一个温度控制系统,此温度控制系统主要是用来对轴承加热器的轴承加热温度进行检测，通过键盘预设加热温度，通过数码管对加热温度进行显示，以及通过led显示加热状态（加热中与加热完成）功能。

3．1 信号采集及放大电路

测温热电阻信号转换放大后，再由线性电路对温度与电阻的非线性关系进行补偿，经v/i转换电路后输出一个与被测温度成线性关系的4～20ma的恒流信号。在，温一个温度控制系统一般具有温度信号采集、plc的温度控制系统中度信号的采集可以使用常用的温度传感器（热电偶、热电阻）。系统整体硬件电路包括温度采集电路、主控制器电路、电平转换电路和显示电路这四部分，电路如图2 所示。

为了提高系统的采集精度，电桥采用美国模拟器件公司的高精度基准电压源AD586供电，并在其电桥前加一限流电阻RO使流过铂热电阻器Rt的电流小于10 mA。以尽量减小铂热电阻器在工作时产生的自身热效应对温度采集的影响。当温度发生变化时，铂热电阻器Rt的阻值也随之变化，电桥输出信号经运算放大器放大并经过相应的偏置处理后。使其电压满足DSP片内AID转换器的电压输入范围0 V一5 V，以进行AID转换。

3．2 外部存储器扩展

在温度控制过程中，需要采集和处理大量的数据。TMS320F240固有的片上数据存储器空间显然不够．而且。在调试系统时如果有外部存储器，只需将程序通过仿真接口下载到外部存储器中而不需要再烧写到片内的Rash中。这样给程序调试带来了方便．因此选用ISSI公司生产的IS61C6416型静态存储器来扩展外部存储器。

IS61C6416是采用CMOS工艺制成的64 Kxl6bit静态存储器．采用44引脚贴片式封装，5．0 V供电．输入输出电平与TTL电平相兼容，并具有高速的读写访问时间和低功耗工作方式。表1为IS61C6416的工作方式真值表。

表１：IS61C6416的工作方式真值表

IS61C6416与TMS320F240的接口电路非常简单．其16条数据线和16条地址线直接与TMS320F240相连接即可。由表1可知，IS61C6416的工作方式由5条控制信号线控制，其中使能引脚和读写选择引脚与DSP相连以控制其读写操作，由于TMS320F240系列DSP为16位微处理器，其数据的读写不用分开来进行，故高位字节和低位字节使能引脚直接接地。

3．3 串行通信接口设计

TMS320F240的串行通信接口(SCI)为其内部的可编程异步串行通信模块，它是标准的异步串行数字通信接口，可以实现半双工或者双工通信及多机之间的通信。SCI模块是8位片内外设，通过DSP的16位外部数据总线的低8位与外部设备通信，有独立的和。和均是双缓冲的．并且都有独立的使能位和中断位。通信传输速率即波特率可以通过SCI的2个16位的波特率选择寄存器编程来确定。

SCI串行通信总线接口电路如图3所示．其接口电路比较简单，主要由Maxim公司的MAX232A和一些元件构成。SCIRXD和SCITXD分别接DSP控制器SCI串行通信模块的输出、输入引脚．RXD和TXD分别接电路板上RS一232标准接口的2端和3端，电阻器R2、R3和电容器C6、C7作为抗干扰元件。gps定位系统的基本原理利用此串行通信总线可以实现基于DSP的温度控制系统与计算机之间的异步数据通信，可以使计算机实时地读取：DSP存储器内的数据，便于调试系统和分析实验结果。

3．4 高温保护电路

通常情况下加速计的工作温度不能超过90℃．温度过高会烧坏加速计而使整个温控系统不能正常工作。为了避免系统电路出现异常而导致加速度计温度过高，笔者设计了脱离DSP的高温硬件保护电路，其保护温度点为85℃，电路如图4所示。

图４: 高温保护电路

此电路的工作原理是：当3个加速计的温度没有超过保护温度点时，X、Y、Z检测的电压信号大于-4．5 V，稳压管K1、K2、K3未被反向击穿，保护电路不工作，因而整个温度控制系统处于正常工作状态。反之，当其中任何1个加速计的温度超过高温保护温度点85℃时．将有1路检测的电压信号小于或等于-4．5 V，与其相对应的1个稳压二极管反向击穿，致使三极管Q1不导通，6N137型光电耦合器的输入为高电平，输出为低电平，三极管02不导通，而后级的4个三极管Q3、Q4、05及06均导通，使后级4路功率放大电路不工作．切断4个加热片的电源，从而对加速计起到保护作用。

3．5 光电隔离及功率放大

加速计的温度信号经采集电路采集放大后．直接送人DSP的MD转换器进行A／D转换．转换后的数字信号经。DSP运算后，从DSP的PWM／CMP引脚输出PWM脉宽调制信号。此控制信号经6N137型光电耦合器隔离后，控制功率放大电路的工作．从而控制加热片的工作状态。功率放大电路由开关管Ql和Q2构成，其放大倍数约为2 OOO。X为保护电路的输出信号。电路如图5所示。

3．6 JTAG标准仿真接口设计

使用硬件的确是很有效的方法,但是也有一些缺点: 很多不克不及做到完全硬件仿真,因而会造成仿真时正常,而实际运行时呈现错误的环境。我同事旧在仿真机上运行：simman 软件选择如下选项：导入上（这个复制过程是在仿真机上进行的），再从储存卡文件夹把这个文件复制到桌面，后面就没有用了。4.根据权利要求2所述的一种推拉门缓冲自锁结构，其特征在于，所述左、右两侧杆的后部设置有装嵌缓冲器的凹槽，凹槽前端连接有与缓冲器活塞杆以及活塞杆端部的球形接头对应的槽孔，槽孔中与活 塞杆对应的部位孔径小于与球形接头对应的部位的孔径。

只参与数据的传输，即将目标代码通过J|I'AG接口从计算机下载到目标系统的存储器中，而仿真是在DSP内完成的，因此，JTAG标准仿真接口是与DSP目标系统之间必须的通信接口，为DSP目标系统的仿真和调试带来了方便。在系统调试阶段，可以通过此仿真接口将编译后的程序代码下载到外部扩展的程序存储器，调试用户程序，查看内存、CPU寄存器、各种图表等内容。系统调试成功后可以利用烧写程序通过此仿真接口将调试好的程序烧到DSP的Flash中，使DSP目标系统成为可以独立运行的系统，使：DSP的开发更为方便。

4 实验测试

加热炉的温度控制系统具有较大的容量滞后，采用单回路控制往往会出.机械.食品.化工等工业中,对工件的处理温度都要求严格控制,对温度的精确度和稳定性均有较高要求,温度的测量与控制直接关系到企业的生产利益甚至存亡. 目前在很多温度控制系统都采用arm 作为处理器,pid 作为温度控制方式[1].该控制方式对大多数控制对象均可达到满意的控制效果,但对于有特殊要求或具有复杂对象特性的系统,采用数字pid控制一般难以达到目的.基于温度变化的非线性与模糊控制鲁棒性强.干扰和参数变化对控制效果的影响较小,尤其适合于非线性.。由于温度对加速度计120的0°基准输出和敏感度有影响，例如sca100td02型加速度计120的温度曲线见其数据手册，主控单元102将在最后结合温度传感器132量取的温度采用适当的算法矫正漂移误差和温度误差，进行温度补偿和零度校准。

5 结束语

加热炉的温度控制系统具有较大的容量滞后，采用单回路控制往往会出.机械.食品.化工等工业中,对工件的处理温度都要求严格控制,对温度的精确度和稳定性均有较高要求,温度的测量与控制直接关系到企业的生产利益甚至存亡. 目前在很多温度控制系统都采用arm 作为处理器,pid 作为温度控制方式[1].该控制方式对大多数控制对象均可达到满意的控制效果,但对于有特殊要求或具有复杂对象特性的系统,采用数字pid控制一般难以达到目的.基于温度变化的非线性与模糊控制鲁棒性强.干扰和参数变化对控制效果的影响较小,尤其适合于非线性.。引言 温度是一种最基本的环境参数,人们的生活环境与温度息息相关,温度测量也被人们所异常关注.因此,研究温度的测量方法和装置具有重要意义,温度测控技术也在各个领域应用越来越广泛.采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而且可以提高被控温度的技术指标.本文介绍了一款由单片机at89s52 和新型的智能集成温度传感器ds18b20 以及lcd 显示器等部件实现的温度测量及报警系统.同时在设计方面做了功能的扩展,键盘是用来调时和温度查询,功能较强,可以设置上下限报警温度,且测量准确.。

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