基于DSP的加速度計(jì)溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
摘 要：文中采用 Texas Instrument(TI)公司的TMS320F240型DSP作為溫度控制系統(tǒng)的核心,完成系統(tǒng)4路溫度信號(hào)的采集、放大,數(shù)據(jù)送入DSP處理后輸出4路PWM控制信號(hào),經(jīng)光電隔離和功率放大后控制加熱片的工作,從而實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)溫度控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制,滿足系統(tǒng)的精度要求。
關(guān)鍵詞：加速度計(jì);溫度控制;DSP;設(shè)計(jì)
1 引言
近年來(lái),數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)得到了高速發(fā)展,性價(jià)比不斷提高,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,例如通信、語(yǔ)音處理、圖像處理、模式識(shí)別及工業(yè)控制等方面,并且日益顯示出巨大的優(yōu)越性。數(shù)字信號(hào)處理器利用專門或者通用的數(shù)字信號(hào)處理電路,以數(shù)字計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,具有處理速度快、靈活、精確、抗干擾能力強(qiáng)、體積小以及可靠性高的特點(diǎn),可滿足對(duì)信號(hào)快速、精確、實(shí)時(shí)處理及控制的要求。文中以T1MS320F240型DSP為核心,設(shè)計(jì)了高精度的慣性導(dǎo)航加速計(jì)溫度控制系統(tǒng)。
2 TMS320F240系列的基本特征
TMS320F240將DSP的高速運(yùn)算能力和高效控制能力集于一體,其主要特點(diǎn)如下：
(1)核心CPU包括32位的中央算術(shù)邏輯單元(CALU)、32位累加器、16位×16位并行乘法器、3個(gè)定標(biāo)移位寄存器和8個(gè)16位輔助寄存器,指令周期為50 ns(20 MI／s),多數(shù)指令為單周期指令;
(2)片內(nèi)帶有544Bxl6位的數(shù)據(jù)／程序RAM和16 KBxl6位的掩模ROM或FlashEEPRClM,外部存儲(chǔ)器接口具有16位地址總線和16位數(shù)據(jù)總線,224KBxl6位的最大可尋址寄存器空間：
(3)雙10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)雙路信號(hào)同時(shí)采樣,轉(zhuǎn)換時(shí)間可以根據(jù)需要編程設(shè)置．最短轉(zhuǎn)換時(shí)間為6．1 IJ,s;
(4)6個(gè)外部中斷,包括電源驅(qū)動(dòng)保護(hù)中斷、復(fù)位、非屏蔽中斷NMI和3個(gè)可屏蔽中斷。
3 溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
基于DSP設(shè)計(jì)的溫度控制器利用DSP強(qiáng)大的高速運(yùn)算能力,以及其片內(nèi)集成的豐富的控制外圍部件和電路,從而簡(jiǎn)化了電路的硬件設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)各種控制算法和控制策略,并通過(guò)異步串行通信接口來(lái)讀取用戶所需要的數(shù)據(jù),便于用戶分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外,還具有脫離DSP的高溫硬件保護(hù)功能．可消除由于DSP系統(tǒng)意外失控所造成的系統(tǒng)超溫危險(xiǎn),提高了溫度控制系統(tǒng)工作的可靠性和使用安全性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3．1 信號(hào)采集及放大電路
信號(hào)采集電路是溫度控制系統(tǒng)的重要組成部分．其對(duì)溫度測(cè)量的精確性直接影響整個(gè)溫度控制系統(tǒng)的精度。故本系統(tǒng)選用性能穩(wěn)定的PT1000鉑熱電阻傳感器作為測(cè)量溫度信號(hào)的敏感元件。其阻值隨溫度的變化為：0℃時(shí)阻值為1 000Ω,溫度系數(shù)為3．84Ω
