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基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统

2010/7/23/9:58
O 引言
20世纪60年代以来,数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展,应用领域也越来越广泛。在温度控制方面,尤其是固体激光器的温度控制,受其工作环境和条件的影响,温度的精度要求比较严格,之前国内外关于温度控制基本上都采用温度敏感电阻来测量温度,然后用风冷或者水冷方式来达到温度控制效果,精度不够且体积大。本文基于DSP芯片TMS320F2812与数字温度传感器DSl8B20设计出一个温度测量系统,根据测量所得的温度与设定的参量,并利用模糊PID算法计算出控制量,利用该控制量调节由DSP事件管理器产生PWM波的占空比,并作用于半导体制冷器,以达到温度控制效果,实现控制精度高,体积小的温度控制系统。

l 系统硬件组成
1.1 DSl8820功能结构与使用

DSl8820是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚T0-92小体积封装形式;温度测量范围为-55~+125℃;可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃;CPU只需一根埠线就能与诸多DSl8B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DSl8B20非常适合用于远距离多点温度检测系统中。


DSl8B20的管脚排列如图1所示。DQ为数字信号输入/输出端;GND为接地;VDD为外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)。DS-l8B20中的温度传感器可完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以O.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。例如+125℃的数字输出为07DOH,+25.0625℃的数字输出为0191H,-25.0625℃的数字输出为FF6FH,-55℃的数字输出为FC90H。
1.2 DSP介绍
这里所用DSP为TMS320F2812,它是美国TI公司新推出的低价位、高性能的16位定点DSP,是专为控制应用系统而设计的,其主频可达150 MHz,本系统中所用晶振为45 MHz,片内集成了外围设备接口,主要起控制和计算作用。
1.3 半导体制冷器简介
半导体制冷器是根据帕尔贴效应制成的,由两种不同金属组成一对热电偶,当热电偶迈入直流电流后因直流电通入的方向不同,将在热电偶结点处产生吸热和放热现象。制冷器结构如图2所示。


把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接成一个电偶对。当直流电流从N极流向P极时,上端产生吸热现象,此端称冷端,下端产生放热现象,此端称热端,如果电流方向反过来,则冷热端相互转换。
1.4 硬件连接
DSl8B20与DSP连接主要有两种方式:寄生电源方式和外部供电方式。本文采用外部供电方式,其中18B20的DQ口与F2812的GPIOA0口连接,具体连接如图3所示。

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