完整基于DSP的温度采集与显示.docx

1、完整基于DSP的温度采集与显示摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活,工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，给出了一个基于DSP技术实现高速度、宽范围、高精度的温度采集系统方案。系统以DSP为控制核心,通过测温电路采集温度数据,经AD转换后给DSP控制器.重点给出叠代法计算方法，DSP与AD转换接口电路以及系统控制软件的设计。关键词：温度采集；DSP;叠代法；AD第1章 引 言 在国民经济各部门，如电力、石油、化工、机械、冶金、农业、医学以及人们的日常生活中，通常需要对温度进行采集和显示.传统的以单片机为核心的温度采集和显示系统，由于收到处理器自身硬件资源和速度的

2、限制，硬件电路设计复杂,数据实时处理能力差。随着计算机技术尤其是超大规模集成电路技术的发展，具有更强处理能力的DSP芯片,以其运算速度块、实时性强、功耗低、抗干扰能力强等特点愈来愈多地被应用。本文设计了一种以TMS320VC33 DSP作为温度采集和显示的核心，应用TMS320240EFGW型液晶显示模块实时显示信息，并配以RS232通用串行接口与PC机进行通信的系统.该系统具有电路结构简单、功耗低、实时性强、数据传输方便等优点。第2章 系统分析2.1 设计要求 此系统利用热敏电阻测得电阻-温度之间的关系,找到电阻和温度之间的代数关系，从而检测温度，设计硬件外扩电路，同时设计软件程序，包括A/

3、D程序设计，进行软硬件联系调试，能在液晶显示屏上显示温度。2。2设计思路系统首先设计温度采集硬件电路，在多次实验运算拟合出热敏电阻输出电压值与温度之间的函数关系，热敏电阻的输出的电压值随温度的上升而下降，呈现出负系数，从而运用于实验中检测温度；然后将采集的温度送入DSPTMS320F2812模数转换模块将电压信号变为数字信号，再编写函数来控制LCD来显示相应的温度及相关文字。第3章 总体设计3.1系统框图设计该系统包括温度采集电路模块、DSPF2812芯片、A/D转换部分和LCD液晶显示，首先要初始化A/D转换模块，然后等待中断,当产生中断后对采集到的模拟信号进行处理，为确保转换精度要进行多次

4、取值求平均，转换结果放在结果寄存器的高12位上,通过编程将处理后的温度值送到LCD上进行显示。图1 系统设计流程图3.2 硬件设计3.2。1控制芯片控制芯片 32位 T MS320F2812芯片 ，该 DSP芯片专门用于控制领域 ,最高可在 150 MHz主频下工作 ,可进行双 16 16乘加和 32 32乘加操作 ，运算与控制速度快 ,并带有 18 K 16位片上 SRAM和 128 K 16位片上 FLASH;并带有两个事件管理模块 ,可以同时产生多路 PWM信号； 16路 12位片上 ADC,可以同时进行 16路转换。另外 ，该器件还有 3个独立的 32位CPU定时器以及多达 56个独立

5、编程的 GP I O引脚和 19根外部扩展地址总线.T MS320F2812采用哈佛总线结构 ，具有密码保护机制 ,保护程序和数据不被盗取。因此 ,该芯片片上资源丰富 ，功能多、 性价比高 ,利于简化软硬件设计 ,非常适用于温度采集与显示系统化的设计。在设计的初期，把它分成了五个模块。其中复位采用电源复位的方式，由引脚PCRESET引起。为了可靠复位，其中低电平的有效时间至少6个CPU时钟周期.DSP最小系统组成框图如图1所示. 图2 DSP最小系统其中：开关SWPB、电容C1、两个反相器及其电阻电源构成了复位电路,晶振与两个并联电容接XTAL1与XTAL2构成振荡电路，PWM1与PWM7构成

6、了调制信号的输入与输出，旁路引脚接地，请求控制信号MP/MC与GND接地。3。2.2 A/D转换模块当模/数转换完成后,读取结果寄存器前，最好先读取模/数转换控制寄存器ADCRL2的ADCFIF01或ADCFIF02，以确定当前结果寄存器的状态，保证读取的结果是正确。另外，要注意12位的转换结果放在结果寄存器中的高12位上，该12位数据与外部模拟输入电压的关系为：12位数字结果=4095(输入电压/基准电压)数模转换部分采用 T MS320F2812内部的 PWM功能结合外部滤波电路完成转换 ,电路如图 5所示。T MS320F2812将内部计算的控制信号转换成占空比可变PWM信号输出 ，为保

7、证 T MS320F2812不受后级返回来的信号干扰 ，故经光电隔离 ,送入 RC组成的滤波网络变换成平滑电压信号再送往后级信号转换电路 ,将信号转换成 420 mA标准信号输出. 图 3D /A转换及标准信号输出电路3。2。3 LCD液晶显示模块DSP经常会对读写周期较慢的输入/输出设备(如液晶显示模块、打印机、键盘等)进行访问，通常以下两种方法来解决DSP与这些慢速设备之间的输入/输出时序匹配问题。直接访问方式是将DSP的读写信号限于慢速设备接口控制板引出的读写信号线直接相连,时序由DSP内部读写逻辑控制。由于慢速外设的读写周期相对DSP较慢，是两者的时序匹配，还必须进行一些时序方面的控制

8、处理。一中处理方法是软件编程等待状态发生器,将外部总线周期扩展到数个机器周期。由于受硬件条件的限制，这种扩展通常也是有限的。此系统中显示器采用液晶显示方式 ,一款基于 SED1335控制器的图形液晶显示模块。LCM320240, 320 240点阵 ，点大小为 0134 0134 mm2,点间距为 0102 mm，内含 7602个简体中文字型。SED1335有较强功能的 I/0 缓冲器 ,可以随时准备接收T MS320F2812 的访问 ，并可在内部时序下及时地把T MS320F2812发来的指令和数据传输到位.T MS320F2812与 LCM3202401的连接方式如图 4示 ,LCM32

9、02401芯片的 XA13: 18 及 XZCS0 /1 经过译码确定LCM3202401 的 片 选 信号 ， 其 地 址 范 围 为 0x003A00 0x003AFF,数据端口地址为： 0x002A00，命令端口地址为：0x002A01，这些地址映射被到 T MS320F2812的外部区域 0中 ，1D I R与读信号线连接用于控制数据的传输方向 ，通过调节电位器可以调整液晶的显示对比度。 图4 显示电路3。2.4 电源电压模块(1)设计方案MC1403芯片为模数转换提供基准电压，且输入端接+5V电源后再并联一个去噪声的电容，利用热敏电阻进行温度采集，采集后的输出电压（不得大于3。3v）

10、与DSP的P2端口23引脚相连。(2)模块分析MC1403芯片的引脚结构如下图所示。图5 MC1403芯片Vin端口输入一个4.55.0V的模拟电压值（接P2口的1引脚），在输入端接一个电容滤除其他频率分量，在Vout端输出了一个稳定的电压值（接P2口的23引脚）,该电压值不得大于3。3V，GND端接模拟地（接P2口的33引脚）。3.2。5外扩电路设计图图6 温度采集电路原理图第4章 程序流程图与源程序4。1 软件系统流程图软件系统流程图如图5所示。 图5 程序流程图4。2 软件程序设计该程序主要包括主程序、延时、A/D转换，液晶屏相应汉字显示、温度计算与显示等子程序实现温度采集与显示的功能，

11、程序详见附录。第5章 运行结果5。1运行描述M1403芯片作为模数转换提供基准电压，利用热敏电阻进行采集，采集后的输出电压与DSP的P2口23引脚相连.将采集到的电压送入A/D转换模块，编写程序实现A/D转换，转换结果放在结果寄存器的高12位上，编写函数获取A/D转换结果，将处理的温度值的各个对应显示到LCD上。5.2系统调试 MC1403 芯片Vin 端输入一个+5V的模拟电压值；在输入端接一个电容滤除其它频率分量;在 Vout 端输出了一个稳定的电压值；GND端直接接模拟地;给试验箱供电，打开 Setup CCS2（C2000), 在弹出的对话框中选择ICETEK5100 USB Emul

12、ator for TMS320F2812 导入，进行配置设置然后进入 CCS2（C2000）,打开工程文件进行编译生成 。out 文件下载到硬盘中然后调试，观察液晶显示屏，第一行显示“温度显示”,第二行显示“ 温度值 ”，当用手触摸时，温度显示不断变化，实现了温度的采集与现实.5.3调试结果将程序烧到实验箱中，得到运行结果如下图6所示。图6 调试结果第6章 总 结回顾起此次单片机课程设计，我感慨颇多，从理论到实践,在两周的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多的的东西，不仅是学习上的，而且是关于做人做事方面的感悟,也让我知道了温度采集与显示这一技术在社会上的作用.通过学习DSP课程我们都

13、知道，DSP实际上也是一种单片机，它同样是将中央处理单元、控制单元和外围设备集成到一块芯片上。但DSP有别于普通的单片机，它采用了多组总线技术实现并行运行机制，从而极大地提高了运算速度，也提供了非常灵活的指令系统。此次的课程设计我们组做的设计是温度采集与显示，在此次过程中我遇到的第一个比较难的问题就是编程序，因为之前没学的好，很多指令都不熟悉，通过几天的努力，从网上下载的资料和同学的帮助下还是完成了，设计的一开始我们就着手准备设计资料，上网、图书馆查阅资料,我们分工明确，每个同学都有自己的任务，因此工作进行得有条不紊，大家都很有责任感，认真做好自己的工作。在这次课程设计中由于另外两位组员分别负

14、责来了硬件设计和软件设计部分,因此他们就让我画好流程图，以前每次课程设计基本上都是我画的,因此对我来说难度不大，所以我就先辅助了一下硬件设计部分，硬件设计中我们采用的是T MS320F2812芯片作为控制芯片，虽然老师在上实验课的时候已经简单的介绍过该芯片的特性与使用，但是在用它就出现了很多问题，在这里我遇到了很大的困难，虽然有书籍和网络上查找的辅导资料，但是由于硬件设计是灵活的东西，它不仅需要有过硬的理论知识，还必须有灵活的应用,因此在这方面的调试时花费了大量的时间。首先，我们把系统想的过于简单，以为只是把每个模块的电路设计成功便可以，却忽视了模块与模块之间的相关性和衔接性，因此总出现错误。

15、其次,与组员沟通不够,硬件设计的参数与组员编程所用的不相符,导致出现硬件测试没问题，软件调试没问题，两者导入，就不行的状况,更由于各执己见坚持自己是对的一直没有发现问题所在,最后通过请教老师才得以解决。最后说说自己对这门课程的感受，课堂教学考虑到大多数同学的需求,主要强调“基本”基本知识,基本理论,基本方法，基本技能。而这次设计正是为我们提供了一个深入学习，探索的机会，成为课堂教学的有益补充.课程设计诚然是一门专业课，给我许多专业知识以及专业技能的提升，同时又是一门讲道理,一门辨思课，给了我莫大的空间。同时,设计让我感触很深，使我对抽象的理论有了具体的认识.虽然此前我对DSP并不熟悉，学到的东

16、西应用不是很好，理论联系不了实际.正好这次机会让我好好的锻炼了自己,让自己的能力得到了一定的提升。过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力.我在设计的过程中遇到了许多问题，同时也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，在此后的日子里，我会学别人之所长,去自己之所短。最后衷心的感谢始终支持我们的老师与同学，你们辛苦了！参考文献1 万山明。TMS320F281x DSP原理及应用实例.北京航空航天大学出版社，20

17、072 郑红，王鹏,董云凤,吴冠。DSP应用系统设计实践.北京航空航天大学出版社，20063 徐科军，张瀚,陈智渊。TMS320F281xDSP 原理与应用.北京航空航天大学出版社,20064 乔瑞萍，张芳娟.TMS320C54xDSP原理及应用M。西安电子科技大学出版社,2005年5 张雄伟. DSP芯片的原理与开发应用（第三版）M。电子工业出版社，2003年致谢 本设计是在刘伟春老师的悉心指导下完成的，老师渊博的知识，严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风，平易近人的性格都是我学习的楷模。在设计的开始及整理期间，老师都给了我很大的支持和鼓励，才使得课程设计论文得以顺利的完成，在此谨向导师表示忠

18、心的感谢和崇高的敬意。最后我要感谢我的同学们，在电路设计与仿真过程中遇到困难时,正是由于同学们的帮助，我才能顺利的克服困难,我课程设计的完成离不开同学们的帮助！附录#include DSP281x_Device。h / DSP281x Headerfile Include Fileinclude ”DSP281x_Examples.h” / DSP281x Examples Include File/ Prototype statements for functions found within this file。interrupt void adc_isr（void)；/ Global v

19、ariables used in this example:#define LCDDELAY 1#define LCDCMDTURNON 0x3fdefine LCDCMDTURNOFF 0x3e#define LCDCMDSTARTLINE 0xc0#define LCDCMDPAGE 0xb8#define LCDCMDVERADDRESS 0x40#define ADC_usDELAY 8000Ldefine ADC_usDELAY2 20LUint16 ZhengshuT，XiaoshuT，Zhongjian1,Zhongjian2；float temp1=0;unsigned cha

20、r lcdkey532；unsigned char ledkey128;Uint16 LoopCount；Uint16 ConversionCount;float temp;Uint16 i，j；Uint16 Voltage11024；Uint16 Voltage21024；void Delay（int nDelay);void TurnOnLCD（）；void LCDCLS();void LCDWrite（unsigned int x,unsigned int y,unsigned int LR,unsigned int n）；void WriteNb(unsigned int x，unsi

21、gned int y，unsigned char *No，unsigned f,unsigned int LR);void Wendu(float c);void delay_loop（);void delay_loop1();void error(void）；/数字模块unsigned char ledkey128= /半角 0x00,0x00,0x7C,0x82,0x82，0x82,0x7C，0x00， /0 0x00，0x00，0x00，0x84，0xFE,0x80，0x00，0x00， /1 0x00,0x00，0x84,0xC2,0xA2,0x92,0x8C,0x00, /2 0x0

22、0,0x00，0x44,0x92，0x92，0x92,0x6C，0x00, /3 0x00,0x00，0x30，0x28，0x24，0xFE，0x20，0x00, /4 0x00,0x00,0x4E,0x92,0x92,0x92，0x62,0x00, /5 0x00,0x00,0x7C,0x92,0x92，0x92，0x64，0x00, /6 0x00，0x00，0x02,0xC2,0x32,0x0A，0x06，0x00, /7 0x00,0x00，0x6C,0x92，0x92，0x92，0x6C,0x00, /8 0x00,0x00，0x4C，0x92，0x92，0x92,0x7C，0x00

23、, /9 0x00，0x00，0x00，0x66，0x66,0x00，0x00，0x00， /: 0x00,0x60,0x60，0x00,0x00,0x00，0x00,0x00, /。 ;void main（void） InitSysCtrl（）； EALLOW； GpioMuxRegs。GPFMUX。all=0x0000; /I/O:0 特殊功能：1 GpioMuxRegs。GPFDIR.all=0x000f; / output EDIS； DINT; InitPieCtrl（)； IER = 0x0000； /CPU中断允许寄存器 IFR = 0x0000;/CPU中断标志寄存器 Init

24、PieVectTable（)； EALLOW; SysCtrlRegs。HISPCP.all = 0x3; / HSPCLK = SYSCLKOUT/6给AD转换时钟提供一个6分频 EDIS; EALLOW; / This is needed to write to EALLOW protected register PieVectTable。ADCINT = &adc_isr； EDIS； / This is needed to disable write to EALLOW protected registers InitAdc(); / 初始化AD PieCtrlRegs。PIEIER1

25、.bit.INTx6 = 1； IER |= M_INT1; / Enable CPU Interrupt 1 EINT； / Enable Global interrupt INTM ERTM; / Enable Global realtime interrupt DBGM LoopCount = 0； ConversionCount = 0； / Configure ADC AdcRegs.ADCMAXCONV.all = 0x0001; / Setup 2 convs on SEQ1 AdcRegs。ADCCHSELSEQ1。bit.CONV00 = 0x0; / Setup ADCIN

26、A3 as 1st SEQ1 conv。 AdcRegs。ADCCHSELSEQ1。bit。CONV01 = 0x1; / Setup ADCINA2 as 2nd SEQ1 conv. AdcRegs。ADCTRL2。bit。EVA_SOC_SEQ1 = 1； / Enable EVASOC to start SEQ1 AdcRegs。ADCTRL2。bit。INT_ENA_SEQ1 = 1; / Enable SEQ1 interrupt (every EOS)/ Configure EVA/ Assumes EVA Clock is already enabled in InitSysC

27、trl()； EvaRegs.T1CMPR = 0x0080; / Setup T1 compare value EvaRegs。T1PR = 0x0fff； / Setup period register EvaRegs。GPTCONA.bit.T1TOADC = 1； / Enable EVASOC in EVA EvaRegs.T1CON。all = 0x1042; / Enable timer 1 compare (up TurnOnLCD（)； /打开显示 LCDCLS(); /清除显示内存 *（int )0x108000=0x80; / 初始化ICETEKCTR Delay(LCD

28、DELAY)； (int *）0x108000=0x0； Delay(LCDDELAY); (int *）0x108000=0x80; Delay（LCDDELAY); (int )0x108001=LCDCMDSTARTLINE; / 设置显示起始行 Delay（LCDDELAY)； *(int *)0x108002=0； Delay(LCDDELAY)； for（;；) Wendu（temp）; LCDWrite（2,0,0，0)； LCDWrite(2，16，0,1）； LCDWrite(2，32,1，2）; LCDWrite(2,48，1，3)； LCDWrite(6，48，1，4)；

29、/在液晶屏上显示相应的汉字及符号 WriteNb(6，6，ledkeyZhengshuT0x000f，0,0)； WriteNb(6,5，ledkey（ZhengshuT0x00f0)4,0,0)； WriteNb（6，2,ledkeyXiaoshuT0x000f，0,1）； WriteNb（6，1，ledkey（XiaoshuT0x00f0)4，0，1)； WriteNb（6，7，ledkey11，0，0）;/在液晶屏上显示温度值 interrupt void adc_isr（void） Voltage1ConversionCount = AdcRegs。ADCRESULT0 4； Volt

30、age2ConversionCount = AdcRegs。ADCRESULT1 4; if(ConversionCount = 1023) ConversionCount = 0; else ConversionCount+； if(ConversionCount=0) temp=0； for（i=0；i200;i+） temp=temp+Voltage1i; temp=temp/200。0;/求平均值 temp=temp*3.0/4095。0； / Reinitialize for next ADC sequence AdcRegs.ADCTRL2.bit.RST_SEQ1 = 1； / Reset SEQ1 AdcRegs。ADCST。bit。INT_SEQ1_CLR = 1； / Clear INT SEQ1 bit PieCtrlRegs。PIEACK。all = PIEACK_GROUP1； / Acknowledge interrupt to PIE return;/延时子程序void Delay( int nDelay） int ii,jj,kk=0; for ( ii=0；iinDelay；ii+ ） for ( jj=0；jj1024；jj+ ） kk+； /打开显示子程序