基于DSP的嵌入式溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

翟冠杰

摘要 溫度檢測是眾多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要應(yīng)用技術(shù)之一，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化進程的不斷加深，對溫度檢測的要求也越來越高，不但要求可以對溫度進行實時檢測，還需要對其進行高精度的動態(tài)調(diào)整、控制和預(yù)警，以滿足更加嚴格的生產(chǎn)條件。為此，本文設(shè)計了一種基于DSP芯片的、具備動態(tài)測量、遠程控制和實時預(yù)警等功能的嵌入式智能型溫度檢測系統(tǒng)，有著較大很應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】DSP 嵌入式 溫度檢測

在當今的信息化時代中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，其中智慧農(nóng)業(yè)和自動化生產(chǎn)線成為物聯(lián)網(wǎng)的兩個典型應(yīng)用。本文設(shè)計了一款基于DSP的嵌入式溫度檢測系統(tǒng)，為我國農(nóng)業(yè)化和工業(yè)化的不斷發(fā)展提供了一定的借鑒。

1 總體方案設(shè)計

根據(jù)大部分溫度檢測應(yīng)用場合的特點和需求，溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)具備DSP主控模塊、溫度檢測模塊、聲光報警模塊、液晶顯示模塊等等。系統(tǒng)開機后，溫度檢測模塊在DSP主控模塊的控制下，開始定時采集環(huán)境溫度，并不斷與鍵盤輸入的預(yù)設(shè)值進行對比，一旦溫度超出預(yù)設(shè)范圍值，就會調(diào)用聲光報警模塊發(fā)出預(yù)警信號，預(yù)警信號通過無線通信模塊發(fā)送到用戶的移動終端或上位機中，對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程控制，實現(xiàn)了自動或手動的溫度調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖l所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 DSP主控單元

根據(jù)溫度控制的要求，本文采用了TMS320C54x系列DSP芯片作為整個系統(tǒng)核心控制單元，負責對整個系統(tǒng)的各個模塊進行統(tǒng)一的調(diào)協(xié)與控制，并完成幾乎所有的數(shù)據(jù)處理工作。TMS320C54x系列DSP由TI公司研發(fā)，是一款高性能的16位定點型高速運算芯片，由于其內(nèi)部的程序總線和數(shù)據(jù)總線是相互獨立的，稱為增加型哈佛結(jié)構(gòu)，是一種典型的DSP硬件構(gòu)造。

2.2 移動終端單元

移動終端一般以智能手機為主，智能手機以GSM芯片為通信單元，本文采用了Qisda公司研發(fā)的M33G芯片，充分利用了其44引腳接口功能進行系統(tǒng)二次開發(fā)工作。由于該芯片本身是一種串口，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸需要采集并口提高通信效率，因此本文采用了16C450芯片完成兩種通信模式的轉(zhuǎn)換，為DSP單元的高速通信提供了條件。本系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程實時短信報警，用戶隨時都可以通過智能手機終端接收到溫度的異常變化情況。

2.3 溫度檢測單元

為了使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最大程度地得到簡化，同時保證溫度檢測的精度和整體性能，本文采用了當前應(yīng)用最變廣泛的DS18820溫度傳感器。該傳感器由DALLAs公司推出，具有穩(wěn)定性好、測量精度高、電路接線簡單、組網(wǎng)測溫方便等優(yōu)點，在溫度檢測領(lǐng)域成為了領(lǐng)先者。本文將DS18820溫度傳感器與TMS320C54x DSP相連，通過3V電源供電，信號線與DSP芯片的GPIO引腳連接，實現(xiàn)雙工通信，同時將HPI引腳配置為通用I/O接口，用于溫度數(shù)據(jù)的傳輸。

2.4 存儲單元設(shè)計

考慮到Flash存儲單元的重要性，本文采用了16位AT49BV322A來搭建溫度控制系統(tǒng)的Flash存儲單元，其工作電壓為3V，供電后由其自身內(nèi)部的寄存器來完成程序的編寫如果系統(tǒng)中途掉電，一次啟動后程序?qū)纳洗螖嚅_位置自動繼續(xù)運行。為了兼顧程序運行速度，本文將一些中間變量和局部產(chǎn)生的數(shù)據(jù)放在SDRAM中，以進一步提高數(shù)據(jù)存取速度。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文設(shè)計的基于DSP的嵌入式溫度檢測系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

盡管DS18820溫度傳感器具有接線簡單的優(yōu)點，但這是以提供電路時序和電參數(shù)的精度為代價的，而這些性能上的加嚴可以通過軟件的設(shè)計來得到一定程度上的彌補，保證溫度采集的準確和高效。

4 結(jié)語

本文在給出了總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對基于DSP的嵌入式溫度檢測系統(tǒng)進行了詳細設(shè)計，并以高精尖工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域為目標，對溫度控制系統(tǒng)的智能化控制方案進行了論證，使其在主控單元運行速度、存儲單元優(yōu)化、數(shù)據(jù)通信傳輸上都得到了很大的優(yōu)化。本文系統(tǒng)在某材料制造企業(yè)中進行了為期三個月試運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，精度符合生產(chǎn)工藝需求，驗證了本系統(tǒng)設(shè)計的合理性。隨著智能化時代的到來，智能溫度控制系統(tǒng)的需求也會日益強烈，本系統(tǒng)具有很大的推廣應(yīng)用價值及市場空間。

參考文獻

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