数字温度传感器论文无线温度传感器论文
基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统摘要:传统的温度控制系统是以热敏电阻为温度传感器件,辅以
风冷或水冷来达到目的的,存在体积大,噪音大且精度有限的缺点。介绍了利用数字温度传感器(DS18B20)与DSP芯片(TMS320F2812)组成
的温度测量系统,结合模糊PID算法(Fuzzy-PID),利用DSP的脉宽调
制控制通过半导体制冷器的电流大小,达到温度控制的效果,体积小
且精度达到0.1 ℃。给出DSP与DS18B20的接线图,并且介绍了利用CCS(代码编辑工作室)进行软件开发。该系统已经运用在LD温度控制方面,取得了很好的效果。
关键词:DSP; 温度传感器; 温度控制; 模糊PID; 脉宽调制
中图分类号:TP23 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)09-0129-03
System of Temperature Control Based on DSP and Digital Temperature Sensor
XU Xing-jian1, YUAN Zi-jun1, ZHAO Yong-li2, GAO Feng1
(1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China; 2. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China)
Abstract: Traditional temperature control system took thermal resistance as the temperature sensor, combined with air-cooled or water to achieve the purpose, size large, noisy and the accuracy is limited. The temperature measurement system composed of digital temperature sensor(DS18B20) and the DSP(TMS320F2812), the DSP pulse-width modulation is used to control the current of the TEC combined with fuzzy PID algorithm(Fuzzy-PID), to achieve the effect of temperature control, small size and 0.1 accuracy. The wiring diagram of DSP and DS18B20, the use of CCS(code editing studio) for software development are introduced. The system has been used in the LD temperature control, and has gained very good results.
Keywords: DSP; temperature sensor; temperature control; fuzzy-PID; pulse width modulation
0 引言
20世纪60年代以来,数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)伴随着计算机和通信技术得到飞速发展,应用领域也越来越广泛。在温度控制方面,尤其是固体激光器的温度控制,受其工作环境和条件的影响,温度的精度要求比较严格,之前国内外关于温度控制基本上都采用温度敏感电阻来测量温度,然后用风冷或者水冷方式来达到温度控制效果,精度不够且体积大。本文基于DSP芯片TMS320F2812与数字温度传感器DS18B20设计出一个温度测量系统,根据测量所得的温度与设定的参量,并利用模糊PID算法计算出控制量,利用该控制量调节由DSP事件管理器产生PWM波的占空比,并作用于半导体制冷器,以达到温度控制效果,实现控制精度高,体积小的温度控制系统[1]。
1 系统硬件组成
1.1 DS18B20功能结构与使用
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式;温度测量范围为-55~+125 ℃;可编程为9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.062 5 ℃;CPU只需一根埠线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适合用于远距离多点温度检测系统中。
DS18B20的管脚排列如图1所示。DQ为数字信号输人/输出端;GND为接地;VDD为外接供电电源输人端(在寄生电源接线方式时
接地)。
DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供[2],以0.062 5 ℃/LSB形式表达,
其中S为符号位。例如 +125 ℃的数字输出为07DOH, +25.062 5 ℃的数字输出为0191H, -25.062 5 ℃的数字输出为FF6FH,-55 ℃的数字输出为FC90H。
图1 DS18B20的管脚排列
1.2 DSP介绍
这里所用DSP为TMS320F2812,它是美国TI公司新推出的低价位、高性能的16位定点DSP,是专为控制应用系统而设计的[3],其主频可达150 MHz,本系统中所用晶振为45 MHz,片内集成了外围设备接口,主要起控制和计算作用。
1.3 半导体制冷器简介
半导体制冷器是根据帕尔贴效应制成的,由两种不同金属组成一对热电偶,当热电偶迈入直流电流后因直流电通入的方向不同,
将在热电偶结点处产生吸热和放热现象。制冷器结构如图2所示[4]。
