數(shù)字溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

20世紀(jì)60年代以來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processing，DSP）伴隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)得到飛速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛。在溫度控制方面，尤其是固體激光器的溫度控制，受其工作環(huán)境和條件的影響，溫度的精度要求比較嚴(yán)格，之前國(guó)內(nèi)外關(guān)于溫度控制基本上都采用溫度敏感電阻來(lái)測(cè)量溫度，然后用風(fēng)冷或者水冷方式來(lái)達(dá)到溫度控制效果，精度不夠且體積大。本文基于DSP芯片TMS320F2812與數(shù)字溫度傳感器DSl8B20設(shè)計(jì)出一個(gè)溫度測(cè)量系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)量所得的溫度與設(shè)定的參量，并利用模糊PID算法計(jì)算出控制量，利用該控制量調(diào)節(jié)由DSP事件管理器產(chǎn)生PWM波的占空比，并作用于半導(dǎo)體制冷器，以達(dá)到溫度控制效果，實(shí)現(xiàn)控制精度高，體積小的溫度控制系統(tǒng)。
　　l 系統(tǒng)硬件組成
　　1．1 DSl8820功能結(jié)構(gòu)與使用
　　DSl8820是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳T0-92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為-55～+125℃；可編程為9～12位A／D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0．0625℃；CPU只需一根埠線(xiàn)就能與諸多DSl8B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DSl8B20非常適合用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)中。
　　DSl8B20的管腳排列如圖1所示。DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為接地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地）。DS-l8B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以O(shè)．0625℃／LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。例如+125℃的數(shù)字輸出為07DOH，+25．0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25．0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。
　　
　　1．2 DSP介紹
　　這里所用DSP為T(mén)MS320F2812，它是美國(guó)TI公司新推出的低價(jià)位、高性能的16位定點(diǎn)DSP，是專(zhuān)為控制應(yīng)用系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，其主頻可達(dá)150 MHz，本系統(tǒng)中所用晶振為45 MHz，片內(nèi)集成了外圍設(shè)備接口，主要起控制和計(jì)算作用。
　　1．3 半導(dǎo)體制冷器簡(jiǎn)介
　　半導(dǎo)體制冷器是根據(jù)帕爾貼效應(yīng)制成的，由兩種不同金屬組成一對(duì)熱電偶，當(dāng)熱電偶邁入直流電流后因直流電通入的方向不同，將在熱電偶結(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生吸熱和放熱現(xiàn)象。制冷器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
　　
　　把一個(gè)N型和P型半導(dǎo)體的粒子用金屬連接片焊接成一個(gè)電偶對(duì)。當(dāng)直流電流從N極流向P極時(shí)，上端產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，此端稱(chēng)冷端，下端產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，此端稱(chēng)熱端，如果電流方向反過(guò)來(lái)，則冷熱端相互轉(zhuǎn)換。