數(shù)字溫度傳感器控制系統(tǒng)設(shè)計方案

　20世紀60年代以來，數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processing，DSP）伴隨著計算機和通信技術(shù)得到飛速發(fā)展，應用領(lǐng)域也越來越廣泛。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格，之前國內(nèi)外關(guān)于溫度控制基本上都采用溫度敏感電阻來測量溫度，然后用風冷或者水冷方式來達到溫度控制效果，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)計出一個溫度測量系統(tǒng)，根據(jù)測量所得的溫度與設(shè)定的參量，并利用模糊PID算法計算出控制量，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，并作用于半導體制冷器，以達到溫度控制效果，實現(xiàn)控制精度高，體積小的溫度控制系統(tǒng)。
　　1 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；溫度測量范圍為-55～+125℃；可編程為9～12位A／D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0．0625℃；CPU只需一根埠線就能與諸多DSl8B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DSl8B20非常適合用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)中。
　　
　　DSl8B20的管腳排列如圖1所示。DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端；GND為接地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。DS-l8B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以O(shè)．0625℃／LSB形式表達，其中S為符號位。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TMS320，它是美國TI公司新推出的低價位、高性能的16位定點DSP，是專為控制應用系統(tǒng)而設(shè)計的，其主頻可達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，主要起控制和計算作用。
　　1．3 半導體制冷器簡介
　　半導體制冷器是根據(jù)帕爾貼效應制成的，由兩種不同金屬組成一對熱電偶，當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N型和P型半導體的粒子用金屬連接片焊接成一個電偶對。當直流電流從N極流向P極時，上端產(chǎn)生吸熱現(xiàn)象，此端稱冷端，下端產(chǎn)生放熱現(xiàn)象，此端稱熱端，如果電流方向反過來，則冷熱端相互轉(zhuǎn)換。