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(jìn)程的不斷加深，對(duì)溫度檢測的要求也越來越高，不但要求可以對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，還需要對(duì)其進(jìn)行高精度的動(dòng)態(tài)調(diào)整、控制和預(yù)警，以滿足更加嚴(yán)格的生產(chǎn)條件。為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于DSP芯片的、具備動(dòng)態(tài)測量、遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)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(jià)值。

【關(guān)鍵詞】DSP 嵌入式 溫度檢測

在當(dāng)今的信息化時(shí)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(dòng)化生產(chǎn)線成為物聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)典型應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)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(jì)

根據(jù)大部分溫度檢測應(yīng)用場合的特點(diǎn)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(bào)警模塊、液晶顯示模塊等等。系統(tǒng)開機(jī)后，溫度檢測模塊在DSP主控模塊的控制下，開始定時(shí)采集環(huán)境溫度，并不斷與鍵盤輸入的預(yù)設(shè)值進(jìn)行對(duì)比，一旦溫度超出預(yù)設(shè)范圍值，就會(huì)調(diào)用聲光報(bào)警模塊發(fā)出預(yù)警信號(hào)，預(yù)警信號(hào)通過無線通信模塊發(fā)送到用戶的移動(dòng)終端或上位機(jī)中，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)或手動(dòng)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(jì)

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(gè)系統(tǒng)核心控制單元，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)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(diǎn)型高速運(yùn)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(dú)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(dòng)終端單元

移動(dòng)終端一般以智能手機(jī)為主，智能手機(jī)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)短信報(bào)警，用戶隨時(shí)都可以通過智能手機(jī)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(shí)保證溫度檢測的精度和整體性能，本文采用了當(dāng)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(diǎn)，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(hào)線與DSP芯片的GPIO引腳連接，實(shí)現(xiàn)雙工通信，同時(shí)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(chǔ)單元設(shè)計(jì)

考慮到Flash存儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)后程序?qū)纳洗螖嚅_位置自動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行。為了兼顧程序運(yùn)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(jìn)一步提高數(shù)據(jù)存取速度。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)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(diǎn)，但這是以提供電路時(shí)序和電參數(shù)的精度為代價(jià)的，而這些性能上的加嚴(yán)可以通過軟件的設(shè)計(jì)來得到一定程度上的彌補(bǔ)，保證溫度采集的準(zhǔn)確和高效。

4 結(jié)語

本文在給出了總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，對(duì)基于DSP的嵌入式溫度檢測系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并以高精尖工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo)，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的智能化控制方案進(jìn)行了論證，使其在主控單元運(yùn)行速度、存儲(chǔ)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(jìn)行了為期三個(gè)月試運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，精度符合生產(chǎn)工藝需求，驗(yàn)證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。隨著智能化時(shí)代的到來，智能溫度控制系統(tǒng)的需求也會(huì)日益強(qiáng)烈，本系統(tǒng)具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值及市場空間。

參考文獻(xiàn)

[1]曲愛玲，劉紅梅，王欣惠等，基于DSP的智能溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2014 （18）：98-100.

[2]李利品，黃燕群，羅兵武，基于DSP的溫度監(jiān)測和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石油管材與儀器，2010，24 （04）：4-6.

[3]劉建華，亢海偉，劉旭東等.DSP與數(shù)字溫度傳感器DS18820的接口設(shè)計(jì)[J].河北省科學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，21（02）：13-17.