论文总字数：12150字

目 录

1 引言 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 国内外研究进展及趋势 2

1.3 本论文设计的主要内容 2

1.4 本章小结 2

2 系统总体设计方案 3

2.1 基于DSP的温度采集系统…………………………………………………………………3

2.1.1 结构说明 3

2.1.2 面板显示 3

2.1.3 功能说明 4

2.2 数字滤波 5

2.2.1 对采样结果的数字滤波 5

2.3 本章小结 5

3 系统硬件组成及功能实现 5

3.1 系统硬件方案设计 5

3.2 系统工作原理 6

3.3 系统关键部分设计及功能实现 8

3.3.1 温度采集 8

3.3.2显示设计 9

3.3.3处理芯片 10

3.5 本章小结 10

4 系统功能实现 10

4.1 温度的采集 10

4.2温度的滤波 10

4.3本章小结 13

5 安装与调试 13

5.1 系统软件安装测试运行 13

5.2 系统通讯测试 13

5.3 硬件实物图 13

5.4 本章小结 14

6 结论和展望 14

6.1 结论 14

6.2 展望 15

参考文献 16

致谢 17

基于DSP的温度采集系统

柳滨

（信息与控制学院,）

Abstract：With the rapid development of science and technology, people also more and more strict to the requirement of the collection of temperature, not only need it can collect accurate temperature values, also need it convenient to carry, the temperature of the traditional collector already cannot satisfy the demands of people, after learning the knowledge of the DSP, inspired, combining both designed a temperature acquisition system based on DSP, this system mainly by TMS320F28027 chips and DS18B20 temperature sensor to complete, DS18B20 collecting temperature, TMS320F28027 chip to complete the data transmission and processing, and then by the nokia 5110 screen shows out specific values, using the system can complete temperature real time acquisition and report to the police.

Key words :TMS320F28027 chip, DS18B20 temperature sensor, temperature acquisition system

1 引言

1.1 课题研究的背景和意义

一直以来,温度是都是非常主要的参数,很多的实验都要在精确地温度环境下才能展开，所以对温度的采集的精确度就尤为关键了，还有很多地方需要对温度进行实时的报警，当环境温度达到某个值时，它能够报警提示，因此做出一个能精确采集温度且能够报警提示的温度采集器是非常有经济意义的。目前绝大多数的温度采集系统都还是单片机来进行控制的,因为它的体积非常小,并且很容易拓展开来，并且设计起来也极为简单，对于一般的温度采集它都能轻松完成，但是它也有自身的缺陷，就是面对较为多变的温度环境时，因为实际情况的确是环境的温度是多变的，此时，它就很难精确度的去反映此刻的实时温度。

近年来科技水平和控制领域的不断发展，人们对温度采集精确度的需求不断提高，但由于以前采集系统的准确度不行，满足不了很多特定情况的需求，于是我就想到利用DSP芯片它的强大的处理能力来取代传统单片机，以达到更加准确的温度实时采集。随着企业管理体系的持续改进，已经对不少品质不合格的豆芽作坊进行了查封，因此基于DSP的温度采集系统就应运而生了。该采集系统不仅携带起来十分方便，它的功能也是相当的强大的，它能够精确的采集温度，并且受温度的影响极小，突破了周围外界其他因素的干扰，使得温度的采集结果更为准确，更具有代表性，并且它还能够根据需要设置的报警值，根据当前温度进行实时报警。而且它继承了传统温度采集器操作方便的优点，它只需要让DS18B20传感器接触需要采集的地方即可，基本可以满足大众对温度采集的生活需求。

该采集系统可以很明显的发现它的优势，他将必然取代单片机成为该领域的新宠，他也有着无线的发展前景和经济效益。本系统将强大的DSP芯片和强大的温度传感器DS18B20强强联手，使得该领域朝着自动化方向的发展又走进了一步。

就在最近几年智能硬件得到了飞速的发展，人们的生活的方方面面基本都能够见到它的身影，这是个很好的现象，说明了科技在发展，中国在进步，我国正朝着正确的方向前进，DSP芯片以其出色的功能逐步被人们所重视，在很多国家都成为众多企业的首选，自此我们可以看出DSP芯片无限的发展前景。

DSP芯片逐步成为主流的处理技术芯片，基于DSP而设计的各类系统正在不断的发展壮大，应用范围机器广泛，在各领域都有涉及，不同的芯片有着它自己特有的功能，它是未来处理技术领域的新星，强大的硬件支持，这些技术正在不断的完善与更新，更加趋近于成熟，所以基于DSP的系统是顺应时代发展的新趋势。

1.2 国内外研究进展及趋势

目我国目前的状况是：

（1）改革开放以后，我国的经济持续又好又快的发展，我国的DSP行业正处于快速发展的阶段,尤其近几年,我国DSP领域取得了非常大的进步,从2012到2016,我国的DSP市场一直保持着很高的持续增长速度,尤其是到了前年其增速达到了一倍以上,但是与世界DSP发展前沿的国家比起来仍然有着相当大的差距。我国的DSP总体现状总结起来共有3点:

1.拥有着持续发展的较高增长率

2.我国的DSP基本跟上了国际DSP水平的平均水准,并且在技术层面已经与其他国家完成接轨;但是很多的地方需要逐步接轨,比如推销方式还有售后服务都还正在该行业发展先进国家学习。

3.尽管我国的DSP正走在飞速发展的道路上,但是很多的DSP处理器依然需要进口,所以我国产品受到很大的牵制太大。

综上所述，我们应该可以发现DSP技术在我国仍需得到更大的重视。而将DSP技术运用到温度采集系统中去就是温度采集领域的又一个创新。目前，DSP技术已经在很多测试控制领域被应用到。当然除了科学实验中会用到，老百姓平时生活中也会有用到某环境的温度采集。它也能够通知人们周围环境是否达到报警温度，使人们对当前环境进行调整。

目前DSP技术在我国众多地方正被广泛应用,DSP产品的需求量也在不断增加,将来我国的DSP市场势必会有着非常好的发展。并且将来会有更多的人注视到DSP的发展前景,它会引起国人更广泛的注意。虽然目前我国的很多DSP处理器依赖进口,受国外的牵制太大,但是相信通过大家的努力开发,我国的DSP技术势必会走上一个新的台阶。
国外DSP的发展状况:

相比于我国,印度,德国,美国等一些国家在该行业的发展一直处于领先地位。他们国内拥有着众多的DSP公司,并且很多已经成为DSP行业的中流砥柱,它们之间的竞争早已经持续了很长一段时间。就只要拿他们生产的那些具有代表性的产品和我国的产品作比较,我们就可以很轻松的了解到我国DSP水准与当今世界上最先进的DSP系统的还是存在相当大的差距。

1.3 本论文设计的主要内容

本文采用DS18B20温度传感器作为采集端, 结合TMS320F28027芯片的处理能力，来将温度传感器采集到的温度数据显示在温度采集器的液晶屏幕上，并且能够通过设定的报警温度预设值，来达到实时报警的目标。本设计的主要内容是温度采集系统的设计，包括该系统的组成和功能及实现各个功能的硬件的选择和电路图。

1.4 本章小结

本章节是基于该课题研究的意义以及国内外的发展状况的介绍，给出了本设计的目标以及总体大纲，知道了该采集系统的核心内容，为之后的模块化做好了明确的梳理和目标。

2 系统总体设计方案

2.1基于DSP的温度采集系统

2.1.1 整体结构

图1 DSP温度采集系统结构组成

该温度采集系统的组成如图1所示，主要是由显示屏，DSP芯片，温度传感器这三部分组成，温度传感器主要用于温度的采集，DSP芯片是该系统的处理核心，显示系统主要用来表示结果。

2.1.2 面板显示

该系统的面板如图2所示：

图2 按键显示面板

1、两个温度显示分别是：

Alam：表示的是报警预设值

Temp：表示的是实时温度数值

2、工作指示灯代表报警指示

3、按键设置部分：

参数设置加 、减—、参数复原到默认值

2.1.3 功能说明

温度：

1、温度监测采用高灵敏度传感器，温度调整值可在0.5度基础上加减。

2、温度回差在后台可做微细调整

操作键的使用：

1、通过“ 加和—减来调整预设温度值。

功能与使用说明：

温度采集功能；

高温报警功能：当采集到的实时温度超过预设的温度报警的灯就会亮。

面板显示功能：实时温度的显示，还有报警预设温度的设置。

2.2 数字滤波

2.2.1 对采样结果的数字滤波

凭借DS18B20温度传感器的特殊的功能，它可以直接将其收集的数据转化为数字信号转入到TMS320F28027芯片中，当系统结束温度的采样以后，需要对采样的温度进行数字滤波，因为这样可以减少来自周围的其他的因素对系统造成的影响，此时特别时候使用中值滤波，中值滤波对数字信号有着非常好的过滤作用，在消除干扰的同时，还能保护好信号。

首先我们用温度采集系统采集一组周期为 1s的时间序列，用T0-T（2n 1）（n为自然数），T0代表第0S系统的温度值，而Tn表示的是第n秒系统所采集的到的温度值。然后采用冒泡排序法，将以上所有采集到的温度按照从大到小的顺序依次排列，然后取中间的值作为本次温度的采样值。

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