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1、分类号 编号烟台大学毕业论文（设计）基于DSP的温度测试系统The temperature testing system based on DSP申请学位： 学士 院 系：电子信息与计算机科学系专 业： 电子信息科学与技术 姓 名： 胡钦浩 学 号： 7 指导老师： 青心（教授） 2 0 1 1 年 5 月 9 日烟台大学文经学院基于DSP的温度测试系统姓 名： 胡钦浩 导 师： 青心（教授） 2 0 1 1 年 5 月 9 日烟台大学文经学院基于DSP的温度测试系统摘要 随着现代信息技术的飞速发展，分布式温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演了一个越来越重要的角色。因此，对温度采
2、集控制系统的设计与研究就具有十分重要的意义。本文设计了一种基于数字信号处理器(DSP)的温度测试系统。该系统以TMS320F2812芯片为核心,使其与DS28EA0型1-Wire数字温度计相结合，采用带有USB接口的大容量U盘或SD卡作为存储介质，实现温度采集与数据存储的功能。文中首先介绍了测温仪器的发展现状，并论证了用DSP芯片进行温度控制的必要性和可行性。接着介绍了DSP芯片的主要结构特点及发展应用等。针对温度控制系统的特点，作者对DSP芯片进行了选型，并对所选芯片TMS320F2812的结构和特征进行了详细说明。然后根据温度控制要实现的功能，制定了该系统的总体设计方案，并在此基础上进行了
3、各部分硬件电路的设计。本系统主要由DS28EA00温度测量模块、USB接口模块、SD卡接口模块和TMS320F2812数字信号处理模块等组成。关键词 DSP；TMS320F2812；温度采集；数据存储AbstractWith the rapid development of modern information technology, distributed temperature measurement control system in industry, agriculture and Peoples Daily life plays a more and more important
4、role. Therefore, the temperature gathering the design of control system and research has the extremely vital significance. This paper designs a temperature testing systems based on DSP (digital signal processor). This system chips as the core to TMS320F2812, making it combine with DS28EA0 type 1-Wir
5、e digital thermometer, and it uses large capacity with a USB interface, U disk or SD card as storage media, achieving temperature acquisition and data storage capabilities.Firstly ,this paper introduces the development status of the thermometer, and demonstrates the necessity and feasibility of test
6、ing the temperature using the DSP chips. Then it introduces the main structural features of DSP chips and application development and so on. Characteristics for the temperature control system, the author has a selection of the DSP chip, and makes a detailed description of the structure and selected
7、characteristics of the chip TMS320F2812 . Then based on the function of the temperature control the author achieves the formulated the overall design of the system, and on this basis the various parts of hardware design. The system consists of DS28EA00 temperature measurement module, USB interface m
8、odule, SD card interface module and TMS320F2812 digital signal processing module and other components.Keywords DSP；TMS320F2812; Temperature acquisition; Data Storage目录第1章 绪论311 课题研究背景3121 温度测量技术的研究4122 DSP芯片的研究513 本课题的主要研究内容6第2章 系统总体方案设计72.1 系统方案的设计72.2 主控芯片的选择DSP系列TMS320F28128第3章 系统硬件设计93.1 DS28EA0
9、0温度测量模块93.1.1 温度传感器选型93.1.2 测温模块原理103.1.3 DS28EA00的序列检测硬件电路连接123.2 USB接口模块。133.3 SD卡接口模块14第4章 系统软件设计144.1 DSP与DS28EA00的通信154.2 数据存储164.2.1 U盘数据存储164.2.2 SD卡数据存储184.2.3文件系统20第5章 系统性能分析215.1 性能指标215.2 系统抗干扰性能分析21结论22参考文献23第1章 绪论11 课题研究背景科学技术的发展为测量技术的发展提供了前提和可能。在农业领域，温度的测试、控制有着重要的应用，例如粮食的种植、储存等方面。随着世界人
10、口的日益增加，粮食供应日益紧张，我国提出大力发展农业科技、实现农业现代化。这不仅可以提高粮食产量，解决粮食供需矛盾，另一方面也符合十六大以来党中央关于全面落实科学发展观，解决“三农”问题的基本思想和思路，为建设社会主义新农村，切实提高农民收入，减轻农民劳动强度提供了技术保障。采用温室种植技术无疑会大幅增加粮食蔬菜的产量，尤其在我国的北方。温度是温室种植中的重要环境参数，温度的测试和控制是保证农作物牛长的关键因素，是温室技术的核心。由于不同的温室、不同的作物生长对温度要求不尽相同，而且要求温度稳定在一定范围内。仅仅依靠传统的人工管理存在着温度测量不全面、温度调节不及时、温度控制不精确等一系列问题
11、。不仅增加了农民的劳动强度，还会影响作物的生长速度和作物的质量。因此迫切要求有一种能对温室温度进行精确测试的系统来替代传统的人工操作，使其能根据不同作物需求进行参数设置。目前，有些温室已经采用了以816位单片机为核心的温度测试系统，由于温度变化是一个缓慢的过程，这些系统能够满足温度实时测试的需求。但由于单片机需要单独设置外围的AD转换器，这使得外围电路非常复杂繁琐。而若用DSP芯片则可以充分利用其内置的ADC控制，实现电路更加简单；并且DSP对数据能够进行更快的处理。为此，本文提出了基于TMS320F2812的温度测试系统。TMS320F2812是TI公司专为数字电动机的控制而生产的一款定点数
12、字信号处理器芯片，具有时钟频牢高、处理速度快、运行稳定可靠、功耗低等优点，是温度测试系统的核心部件。12 国内外研究现状121 温度测量技术的研究测温仪器通常由温度传感器和信号处理器两部分组成。温度测量就是通过温度传感器将被测对象的温度值转换成电信号或其他形式的信号，然后传递给信号处理电路进行信号处理，并转换成温度值以便显示。随着生产的发展，新型温度传感器不断出现。温度传感器主要大体经过了三个发展阶段：1模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等
13、特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMPl7、LMl35等；2模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器中还包含了AD转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的丰要区别；3智能温度传感器。智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。
14、智能温度传感器内部都包含温度传感器、AD转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入21世纪后，温度传感器正在朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、虚拟传感器和网络传感器、单片测温系统等高科技的方向迅速发展。近年来，测温技术发展很快，测温所使用的传感器种类也非常繁多。目前国内多采用接触式测温，并且主要使用热电偶与热电阻。国外辐射测温技术发展很
15、快，己引起国内有关人士的重视，近几年其使用也有了明显的增多。辐射测温技术的快速发展其原因主要是：(1)辐射温度计的性能有了很大提高，性能稳定可靠，测温范围广：(2)价格较便宜，国产红外辐射温度计与B型热电偶价格相当。但辐射温度计测试的只是辐射温度和亮度温度。在测量表面烧蚀温度时，误差有时高达几百度。而且无法抑制环境中吸收气体、粉尘、飞渣等因素的影响，因此测温结果有较大的误差。而热电偶则能避免此类问题出现。工业应用中的测温仪大多是采用单片机作为微处理器的。普通单片机指令周期一般为2S，取指、译码和执行等操作不能同步进行，因而不能满足某些特殊场合的高速测温要求。另外，当测量多点温度时，单片机往往是采用巡测方式，即使采用高速巡回检测系统，也不可避免地出现较大的非同一性状态误差。122 DSP芯片的研究数字信号处理(Digital Signal Pr
