DSP温度控制新版系统的设计要点.doc

基于DSP温度控制系统设计前言依据题目要求设计基于DSP温度控制系统。经过选择适宜DSP芯片型号，传感器和外围电路，如复位电路，电源电路，时钟电路，信号采集电路等，实现对温度信号采集，信号处理及温度控制。关键词：DSP芯片；温度信号采集；温度传感器；时钟电路1设计目标经过选择适宜DSP芯片型号，传感器和外围电路，如复位电路，电源电路，时钟电路，信号采集电路等，实现对温度信号采集，信号处理及温度控制。2设计要求控制室内温度恒定为设定值（±3℃），室内温度采样点为5个点，要求系能对室内温度进行实时采集、处理，并依据设定值经过空调设备进行对应控制（制冷或加热）。依据设计题目标要求，选择确定DSP芯片型号、温度传感器型号，完成系统硬件设计，实现对温度数据实时采集和处理。3设计内容3.1理论依据温度是过程控制中关键被控量，对温度信号采集和处理已经广泛应用于工业领域和其它领域中。现在温度控制系统多采取单片机进行控制，因为单片机运算速度慢，在处理部分实时性强、数据运算量大控制系统过程中，难以实现实时控制。伴随微处理器发展，数字信号处理器（DSP）以其强大运算能力，逐步成为控制领域主流选择。TI企业TMS320LF240型DSP微控制器以其处理能力强，外设功效模块集成度高及存放器容量大等特点广泛应用于数字化控制和通信领域，可满足对信号快速、正确和实时处理。基于DSP设计温度控制器利用DSP强大高速运算能力，和其片内集成丰富控制外围部件和电路,从而简化了电路硬件设计,能够实现多种控制算法和控制策略,并经过异步串行通信接口来读取用户所需要数据,便于用户分析试验结果。另外，还含有脱离DSP高温硬件保护功效．可消除因为DSP系统意外失控所造成系统超温危险，提升了温度控制系统工作可靠性和使用安全性。信号采集电路是温度控制系统关键组成部分．其对温度测量正确性直接影响整个温度控制系统精度。3.2信号特征分析由温度传感器所测量温度能够看做是连续信号，即在时间上和幅度上分别连续信号。而DSP处理数据是离散，所以要对连续温度信号进行数字化，即采样，量化等。此过程由DSP内部模数转化模块来完成。数字化后信号输入DSP后，经过分析处理，输出控制信号，如高低电平等，来控制空调设备进行制冷后加热。因为在温度测量过程中，不可避免因为外界原因干扰而造成温度信号上下波动，从而造成测量结果不正确。所以温度测量电路采取差分测量电路，经过二者相减来减小误差。3.3方案设计时钟电路电源电路DSP芯片空调设备光电隔离及功率放大电路温度信号采集及放大电路串行通信电路复位电路温度信号采集及放大电路：温度用温度传感器来测量，信号采集电路是温度控制系统前向通道，所采集温度数据正确性决定了温度系统精度。本系统采取五个温度传感器采集五路温度信号，再对这五路信号取平均值。DSP芯片：数字信号处理器(DSP)得到了高速发展，性价比不停提升,广泛应用于各个领域,比如通信、语音处理、图像处理、模式识别及工业控制等方面，而且日益显示出巨大优越性。数字信号处理器利用专门或通用数字信号处理电路，以数字计算方法对信号进行处理，含有处理速度快、灵活、正确、抗干扰能力强、体积小和可靠性高特点，可满足对信号快速、正确、实时处理及控制要求。时钟电路：DSP芯片工作是需要外部提供适宜频率时钟信号，给DSP芯片提供时钟通常有两种方法：—种是利用DSP芯片内部提供晶振电路，另一个方法是采取外部振荡源。复位电路:当芯片工作时碰到问题时或工作结束时需要复位，对于实际DSP应用系统，尤其是产品化DSP系统，可靠性是一个不容忽略问题。实际上DSP系统时钟频率较高，在运行时极有可能发生干扰和被干扰现象，严重时系统可能会出现死机现象。为了克服这种情况，除了在软件上做部分保护方法外，硬件上也必需做对应处理。电源电路：DSP芯片工作时需要含有适宜稳定电压电源来供电。串行通信接口设计：TMS320F240串行通信接口(SCI)为其内部可编程异步串行通信模块，它是标准异步串行数字通信接口，能够实现半双工或双工通信及多机之间通信。光电隔离及放大电路：为了确保DSP芯片和空调设备之间绝缘，输出信号不影响输入端，所以采取光电耦合器件，其工作原理就是在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光强度取决于激励电流大小，此光照射到封装在一起受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这么就实现了电一光一电转换。3.4器件选型温度传感器选择：本系统选择性能稳定应用广泛PT1000铂电阻传感器作为温度测量敏感元件。金属铂电阻温度系数大、感应灵敏，其电阻值随温度改变基础呈线性关系，在测温范围内性能稳定、长久复现性好、测量精度高。PT100温度传感器电阻温度系数为3.9×10－3／℃，电阻改变率为0.3851Ω/℃，线性度小于0.5%。本系统信号采集电路