基于TMSVC的多路温度控制系统设计样本.doc

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课程设计论文

题目: 基于TMS320VC5416的多路温度控制系统设计

学　　院 计算机科学与信息工程学院
专业年级
学生姓名 学号
指导教师 职称
日 期 6月18日- 6月28日

摘 要
根据题目要求设计基于TMS320VC5416的的多路温度控制系统设计。以数字信号处理器TMS320VC5416为开发平台, 利用温度传感器的特性与工作原理, 设计温控开关系统。经过选择TMS320VC5416, 传感器和外围电路, 如复位电路, 电源电路, 时钟电路, 信号采集电路等, 实现对温度信号的采集, 信号处理及温度的控制。

关键词: TMS320VC5416芯片; 采集温度信号; 复位电路; 时钟电路; 电源电路。

目 录
摘 要 1
目 录 2
一、 系统的总体设计 3
1.1 设计要求 3
1.2 DSP系统简述 3
1.3 TMS320VC5416 4
1.4 温控系统 4
二、 硬件设计 5
2.1 复位电路和时钟电路: 5
2.2 电源电路 6
2.3 存储空间及温度控制电路 7
2.4 A/D与D/A转换电路 9
2.5 JTAG标准仿真接口设计 10
三、 软件的设计 10
3. 1设计流程图 10
3.2 部分程序代码 11
总结与致谢 12
参 考 文 献 12

一、 系统设计
1.1 设计要求
( 1) 经过采集温度信号实现对加热片的控制, 绘制系统框图(VISIO);
( 2) 包括电源设计、 复位电路设计、 时钟电路设计、 存储器设计、 A/D 及 D/A 转换电路、 JTAG 接口设计等, 用 Protel 软件绘制原理图和 PCB 图;
( 3) 实现 DSP 与 PC 通信;
( 4) 给出程序流程图, 编写部分程序;
( 5) 参考文献、 论文格式规范。
1.2 DSP系统简述
一般, 一个典型的DSP系统应包括抗混叠滤波、 数据采集A/D转换器、 数字信号处理器DSP、 D/A转换器和低通滤波器等, 其组成框图如图1所示

平滑滤波
D/A
A/D

数字信号处理
抗混叠滤波
输入

输出

图1 DSP系统框图

在许多应用系统中, 为了应用DSP卓越的数字信号处理能力, 我们必须先将模拟信号进行数字化( A/D转换) , 再对采样数据进行相应的算法处理, 最后经过数字信号模拟化( D/A转换) 后输出。
1.3 TMS320VC5416
TMS320VC5416是一款性能优越的定点数字信号处理芯片,同其它TI公司的DSP定点数字信号处理器一样,为典型的增强哈佛结构.
TMS320VC5416芯片的主要特点:
·操作速度高达160MI/S;
·整合维特比操作;
·备有3个掉电模式;
·整合随机存储器及只读存储器配置;
·自动缓冲串口;
·主端口接口;
·超薄包装(144脚TQFP及144脚BGA包装);
·3.3V I/O电压及1.6V/1.5V内核电压;
·40bit加法器及两个40bit加速器,用于支持并行指令;
·40bit算术逻辑部件连双16bit配置性能,用于双重单周期操作;
·17bit×17bit乘法器,允许16bit带符号或不带符号的乘法;
·4个内部总线及双地址生成器,进行多重操作数运算,并降低存储器瓶劲现象;
·单周期正规化及指数译码;
·8个辅助寄存器及1个软件栈.允许使用定点DSP语言编译器;
·掉电模式,宜于电池供电应用.

1.4 温控系统
温控系统主要由温度集、 显示, 温度开关控制两部分构成。本设计利用TMS320VC5402数字信号处理器的I/O口与温度传感器DS18B20相连, 进行环境温度的实时监测, 将采集的温度数据进行十进制转换后, 经过LCD显示;同时将此数据与键盘设定的温度阈值进行比对, 其结果用于产生模拟开关的控制信号, 即实现了温度监控的目标。
温控系统总体框架如下图2所示

TMS

320

VC

5402

LCD温度显示
DS18B20温度采集
I/O口
HD7279A键盘驱动

简单的模拟开关

图1
温控系统的设计框架

MCBSP1

图2
温控系统的设计框架
二、 硬件设计
硬件的工作原理:
系统基于TMS320VC5416实验台, 在此平台下完成如下设计。
下面以TMS320VC5402芯片为系统核心, 设计DSP硬件系统的电路, 包括时钟电路、 电源电路、 复位电路、 功能配置引脚连接以及程序存储空间扩展和数据空间扩展电路。
2.1 复位电路和时钟电路
时钟电路用来为TMS320VC5402芯片提供时钟电路, 由一个内部振荡器和一个锁相环PLL组成, 可经过晶振驱动。另外外部中断均上拉高电平, 并在个电源接口加去耦电容。

图3 TMS320VC5402芯片

图4 复位电路与时钟电路
2.2 电源电路

2.3 存储空间及温度控制电路
TMS320VC5416的程序存储空间扩展RAM选用IS61LV6416, 程序存储空间扩展FLASH选用AT29LV1024, 数据存储空间扩展RAM选用IS61LV6416。考虑到上电及复位时, 引导的执行以及用户程序要存放到读取速度较快的外部程存RAM中, 因此要设计程存空间和数存空间在转换的逻辑电路, 即用DSP的XF外部标志输出引脚和非门74HC32来实现引导期间数据总线、 地址总线在程存空间和数存空间的切换, 具体电路如下图所示

2.4 A/D与D/A转换电路

2.5 JTAG标准仿真接口设计
与所有的微处理器一样, DSP的开发同样也需要一套完整的软硬件开发工具。 选用 TDS510型uSB接口仿真器．其仿真信号线采用 JAG标准。IEEEl149．1, 采用14线标准仿真接头。DSP目标系统与仿真器的距离小于152-4 mm(6英寸), 故用无缓冲的简单连接。其中, EMU0和EMU1必须接1只上拉电阻器(一般为4．7kΩ), 使信号上升时间小于10μs。
仿真器只参与数据的传输, 即将目标代码经过JIAG接口从计算机下载到目标系统的存储器中, 而仿真是在DSP内完成的, 因此, JTAG标准仿真接口是仿真器与DSP目标系统之间必须的通信接口, 为DSP目标系统的仿真和调试带来了方便。在系统调试阶段, 能够经过此仿真接口将编译后的程序代码下载到外部扩展的程序存储器, 在线调试用户程序, 查看内存、 CPU寄存器、 各种图表等内容。系统调试成功后能够利用烧写程序经过此仿真接口将调试好的程序烧到DSP 的Flash中, 使DSP目标系统成为能够独立运行的系统, 使DSP的开发更为方便。
三、 软件的设计
3. 1设计流程图
系统软件的设计主要完成测温显示、 开关温度值的键值输入、 开关控制任务等。以下给出设计的总流程图, 如图9所示

系统初始化
Int3初始化
温度<TH

启动升温信号
温度<TL
LED初始化, 系统复位
启动降温信号
LED初始化, 显示温度
DS18B20温度转换, 取得相应十进制的位值
开始
LED初始化
进入DS18B20检测
循环2次, 按位接受键值, 形成TH,TL
LED初始化, 显示
”请输入温度值1”, ”请输入温度值1”

MCBSPI初始化

3.2 部分程序代码
TMS320VC5416中断及串口初始化部分程序如下所示
……
stm #0002h, 48h
stm #0040h, 49h; 设置串口1工作在每帧一个字每个字16位模式
……
stm #0006h, 48h
stm #0100h, 49h; 设置CLKGDV=0, 使串口1工作在最大频率
stm #0007h, 48h
stm #0a000h, 49h; 设置CLKSM=1采样率发生器时钟由DSP内部产生
stm #000eh, 48h
stm #0008h, 49h; 设置FSXP=1, 使帧同步脉冲低电平有效
stm #0080h, imr; DMA一通道中断使能
rsbx  intm; 开放所有可屏蔽中断
……

总结与致谢
经过本次课程设计, 使我加强了对DSP原理传感器技术的的掌握和理解, 巩固了我在DSP原理课程中所学的基本理论知识和实验技能, 使我对DSP原理课程有了更深入的了解, , 进一步激发了我对所学专业学习的兴趣; 提高了我的分析能力能力和动手能力。
这次课程设计让我认识到了知识和实践的重要性。只有牢固掌握了所学的理论知识, 才能有清晰的思路, 知道每一步该怎样走, 才能顺利的解决每一个问题。但在实际应用中还要更深入思考。经过查阅书籍和上网搜索资料, 我发现所说的基本上都是一样的, 只有经过自己的实际操练, 上机编程来验证, 才能发现问题的所在, 从而真正掌握知识技能。
在设计的过程和论文的撰写过程中, 老师给予了我热心的帮助和大力的支持, 给我提了诸多的宝贵意见, 拓宽了我的思路。在此我向文老师致以崇高的敬意和衷心的感谢!

参考文献
[1] 陈纯锴等, 《TMS320C54XDSP原理编程及应用》, 清华大学出版社.
[2]丁玉美编《数字信号处理》, 西安电子科技大学出版社.
[3]郑君里等编.《信号与系统》, 北京:高等教育出版社.
[4]王念旭等, 《DSP基础与应用系统设计》, 北京航空航天大学出版社.
[5]关华, 《DSP原理与应用实验指导书》, 山东建筑大学.
[6]李邓化等, 《智能检测技术与仪表》, 科学出版社.