分布式溫度采集記錄儀設(shè)計(jì)解析

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式溫度測(cè)量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演了一個(gè)越來(lái)越重要的角色。因此，對(duì)溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究就具有十分重要的意義。
　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
　　TMS320F2812是TI公司推出的150MHz高速處理能力的高精度定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)控制器。本設(shè)計(jì)采用TMS320F2812作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，以Maxim公司的單線數(shù)字溫度計(jì)DS28EA00為基礎(chǔ)，通過(guò)DSP控制溫度傳感器順序采集各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度，經(jīng)處理送LED顯示并暫存到外擴(kuò)RAM中，當(dāng)滿足特定的要求時(shí)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到U盤或SD卡以便于以后分析處理。溫度采集記錄儀的硬件電路主要包含6個(gè)部分：DS28EA00溫度測(cè)量模塊、USB接口模塊、SD卡接口模塊、外擴(kuò)RAM模塊、LED顯示模塊和TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理模塊，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
　　
　　圖1 系統(tǒng)總體框圖
　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　1 DS28EA00溫度測(cè)量模塊
　　① 溫度傳感器選型
　　實(shí)際環(huán)境復(fù)雜多變，通常要求溫度傳感器能夠與DSP可靠地通信，易與供電及布線，并能明確區(qū)分出溫度數(shù)據(jù)與溫度傳感器位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此溫度傳感器的選型十分關(guān)鍵。傳統(tǒng)的模擬溫度傳感測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度低、布線復(fù)雜、易受干擾，而新型單片數(shù)字式溫度傳感器測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。
　　DS28EA00是業(yè)界首款具有鏈路功能的1-Wire數(shù)字溫度傳感器，具有9位（0.5℃）～12位（1/16℃）分辨率，且?guī)в锌捎捎脩?a target='_blank' class='arckwlink_none'>編程設(shè)置的非易失（NV）性溫度上、下限報(bào)警觸發(fā)點(diǎn)，報(bào)警搜索命令能夠快速確定溫度超出設(shè)定范圍的器件。每個(gè)DS28EA00都具有工廠預(yù)先刻度的唯一64位序列號(hào)，只需一根數(shù)據(jù)線和地線就可通過(guò)1-Wire協(xié)議完成串行傳輸數(shù)據(jù)，支持 15.3kb/s的標(biāo)準(zhǔn)通信速率和125kb/s（最大值）的高速通信速率。經(jīng)改進(jìn)的1-Wire接口具有滯回和干擾濾波特性功能，使得DS28EA00能夠在大的1-Wire網(wǎng)絡(luò)中可靠工作。并且，與其他1-Wire溫度計(jì)不同，DS28EA00具有兩個(gè)額外的引腳用以執(zhí)行順序檢測(cè)功能。該特性允許用戶將器件在鏈路中的物理位置與序列號(hào)對(duì)應(yīng)，如用來(lái)測(cè)量貯存塔不同高度處的溫度。DS28EA00的供電和數(shù)據(jù)通信都是借助這條1-Wire線完成的。
　　DS28EA00內(nèi)部包括三個(gè)主要數(shù)據(jù)部分：（1）64位序列號(hào)，（2）64位暫存器，（3）報(bào)警和配置寄存器。所有1-Wire系統(tǒng)都有一個(gè)重要的基本特性：每個(gè)從機(jī)都有一個(gè)唯一、不能更改（ROM）的64位、工廠激光刻制序列號(hào)（ID），這個(gè)序列號(hào)永遠(yuǎn)不會(huì)與另一個(gè)器件重復(fù)。1-Wire ROM Function Control（1-Wire ROM功能控制）單元處理ROM功能命令，允許器件可以工作在一個(gè)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。Device Function Control（器件功能控制）單元用于實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的特定操作和控制，如實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)、溫度轉(zhuǎn)換、設(shè)置順序檢測(cè)的鏈路狀態(tài)。8bit CRC生成器在讀取溫度和寄存器數(shù)據(jù)時(shí)協(xié)助主機(jī)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性。DSP通過(guò)GPIO口與DS28EA00的1-Wire（1線接口）總線接口相連進(jìn)行通信