基于dsp濕度傳感器測試系統(畢業論文)-資料下載頁

　　

【正文】 蓋采用橡皮膠條進行密封，在鹽槽與導氣管、測試箱與導氣管的連接上采用氣體接頭進行密封。 :由于濕度測試環境在具有恒定溫度的測試室，因而并不需要考慮溫度的長期產生溫度穩定性，但是我們仍需要在測試箱與外界空氣有短暫接觸而波動時使用該測試箱內部的溫度誤差最小。水與空氣相比具有較大的熱容量，在升溫和降溫時水的溫度與空氣相比具有較小的變化幅度，可以吸放熱量來平衡箱體內空氣溫度的變化。故在濕度箱室內懸掛水袋可以增加整個濕度箱的熱容量，提高系統抗熱干擾的能力。同時在箱體內部不宜懸掛水袋的地方固定苯板，實現溫度隔離的作用。 :測試箱在通過氣道與鹽槽內的氣體進行氣體交換時，通常需要較長的時間才能使測試箱的濕氣達到鹽箱的飽和氣濕度，而這個時間同測試箱濕氣與飽和氣體的體積比、氣體交換速度有關。在設計時，要盡量增大鹽箱的接觸面積，減小測試箱的體積，減小通氣管道走線的長度來達到減小體積比的目的 ( 在系統中，該體積比己經達到了 10 : 1 ) 。同時可以提高氣泵氣的速度，增加飽和液面的面積來加快氣體交換。 :根據量值傳遞的原理，我們可以用高一級別的測試標準來檢定較低級別的測試裝置的精度。飽和鹽溶液定點濕度發生裝置在濕度測量基準中屬于工作基準，在濕度等級中，干濕球溫度計法處于飽和鹽溶液法的上一等級，其測量精度達到國家二級標準。在測試裝置中可以預留濕度檢定接口，其做法是在測試箱上側開有三個錐形的探孔，可以放置兩個溫度探頭 ( 干濕球法的探頭)和濕敏探頭 ( 被一級標準檢定) 。如果不需要檢定時，可以采用錐形活塞密封探孔。五 硬件電路設計及編程 硬件電路設計 硬件電路的設計分為四部分: TMS320LF2407A的主板設計、正弦波產生電路的設計、串行通訊口的設計和濕度開關板通道選擇的設計。以下幾節將會對它們的設計進行詳細的說明。 TMS320LF2407A主板設計 TI公司在 1982年成功推出其第一代 TMS32010 , TMS32011 ,TMS320C 10 , T MS320C14 \ C15 \ C16 \ C17等 DSP芯片之后相繼推出了第二代TMS32 0C20 , T MS320C25 , T MS320C26 \ C28 等 DSP 芯片 ，第 三 代T MS320C30 \ C31\C32DSP芯片，第四代 TMS320C40 \ C44DSP芯片，第五代TMS320C5x \ C54xDSP芯片，第二代 DSP芯片的改進型 TMS320C2X ) ， 集多個D S P芯片于一體的高性能DSP芯片TmS320C8X ， 以及目前速度最快的第六代T MS320C62X/67X等 DSP芯片。TMS320家族中同一代器件都有相同的 CPU結構，但片內存儲器和外圍配置是不同的。派生的器件使用新的片內存儲器和外設來滿足全球電子市場上大范圍的應用需要。通過把存儲器和外設集成為一個單片器件，TMS320系列降低了系統功耗，并節省了電路板的空間，提高系統的可靠性。 TMS320LF2407A通過把一個高性能的DSP內核和微處理器的片內外設計成為一個芯片的方案，成為傳統的微控制單元 ( MC U)和昂貴的多片設計的一種廉價的替代品。每秒4000萬條指令的處理速度，使LF2407ADSP的控制器可以提供遠遠超過傳統16 位微控制器的性能。 TMS320LF2407A的主要特點有: 。 ，可以同時訪問指令和數據。 RAM ，通常可通過獨立的數據總線在兩片芯片中同時訪問。 。 5 具有單周期內操作的多個硬件地址產生器。 。 ，使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。 基本結構包括:哈佛結構、流水線操作、專用硬件乘法器、特殊DSP指令、快速的指令周期。TMS320LF2407A的資源豐富，采用高性能的靜態 CMOS技術，使得供電電壓降為 3 .3 V，減小的控制器功耗。基于T MS 3 2 0 C 2 XXDS P的CPI核，保證了TMS320LF24OX系列代碼和TMS320系列 DSP代碼兼容。片內有高達 32 K 字x16位的 FLAS H 程序存儲器( ERPROM, 4扇區) 。 K字x16位的數據/ 程序R A M: 544字的雙端口RAM( DARAM) 。兩個時間管理器模塊 EVA和 EVB。可擴展的外部存儲( LF2407 ) 總共具有 192 K字x1 6位的空間。看門狗( WD ) 定時器模塊。10位ADC轉換器。16位串行外部設備接口( ( SPI ) 模塊基于鎖相環( PLL ) 的時鐘發生器。高達 41個可單獨編程或復用的輸入/ 輸出( GPIO ) 引腳。5個外部中斷( 兩個驅動保護、復位和兩個可屏蔽中斷) 。電源管理，具有 3種低功耗模式，能獨立地將外圍器件轉入低功耗工作模式。 以上介紹了所有 DSP具備的核心功能和外圍模塊功能，給予全方面的考慮，我們的設計應盡可能的把其功能都用上。圖5 1 將TMS320LF2407A的外圍模塊資源都列出來了， 設計首先要完成濕度傳感器的測試功能，需要用其自身的高頻產生正弦波，這里選用了同步串行口SPI 來完成這項工作，高速芯片MAX5722產生的正弦波經濕敏原件后返回到10位A /D輸入通道進行采樣，采樣后的結果可以通過異步串口SCI ，或者USB傳輸到 PC機，由上位機進行結果數值的顯示。設計包括基本振蕩電路、 鎖相環電路、存儲器的擴展電路、JTAG下載口、模擬方大電路以及備用1/0口的引出等[其電路圖如圖5 1 。下面對其各個部分逐一解釋:1. 外部晶振輸入:采用 l0 m的高速晶振。2. 鎖相環電路 ( PLL電路) :這個電路使用了兩個電容和一個電阻串并聯。外部晶振通過此電路后，頻率擴大到40M ，以滿足信號發生的需要。3. 程序存儲器和數據存儲器的擴展:使用了兩片IS61C6416芯片，將程序存儲器和數據存儲器都擴展到 64k，使用此芯片的原因主要因素是考慮到速度匹配，I S61C6416 芯片可達Ions 的存儲速度。事件A管理器事件B管理器外部儲存擴展口鎖相環電路FLASHRAM(B0/B1/B2)I/O接口10位A/D輸入異步串行口SCI同步串行口SPIJTAG下載口DSP2407A內核和外圍資源 圖51 TMS320LF2407A 的外圍模塊資源4 電源電路: V的內核電壓，由于A / D采樣是高精度測量，所以需要一個精密參考電壓， V的參考電壓,IS61C6416芯片使用的是 5 V 電壓，這個電壓可以直接由外部輸入。由于用到 US B 串口，這個串口本身就帶 5V電壓，所以做了個跳線，5 V電壓可以由外部輸入，也可以由USB串口直接提供。5. 撥 碼開關說明: ( 1 ) VCCP : Off接地( 運行時) ， on接5伏( 硬件仿真時)默認 off 。 ( 2 ) VCCA() :模擬電壓，必須 on 。 ( 3 ) VISO _ EN:透視度輸出使能，默認on 。 ( 4 ) MP/MC : off接高電平，( 微處理器) 用外部程序存儲器。on接低電平，〔 微控制器)使用片內flash 。 ( 5 ) EN144 :外部接口信號，調試過程中off,使用外部擴展 RAM。 ( 6 ) XF :引導 ROM使能，默認 on .6 模擬電路:經過濕度傳感器的信號經過放大后，直接進入A / D采樣。7. 通用I / O口:結合濕度開關扳，使用了6個I / O口來完成3 2路通道的切換，這里是用來了 IOPE的6根口線，配上需要的電壓和模擬地即可，其余 FO直接引出各用。 正弦波產生電路的設計 選用美信公司的高速同步串行 D/A轉換芯片MAX5722 ，它引腳圖及其功能如圖52表51 所示。利用TMS320LF2407A的同步串口SPI 送出正弦波數據到MAX5722 ，從而產生正弦波。Max572214365278 PAGND GNDCS SCLKOUTBOUTAVDD REFDIN 圖5 2 MAX 5 7 2 2的引腳圖 MAX5722 ，運行低功耗模式只有0 .3 u A的電流，采用3 總線的簡單接口，運行頻率可達2 0 M，兩路并行輸出。在一 400 C到 + + 125。C 之間輸出穩定，具有很寬的環境輸出溫度范圍。8 引腳貼片封裝，外圍電路簡單，比較參考電壓范圍在0 VDD 之間，1 2 位數字量精確輸出轉換。它是可編程器件，通過對MAX5722 寄存器的寫入，可將輸出控制為單路輸出和雙路輸出，是一種理想的可以和DSP 等高速芯片相接合的器件。 本文設計使用了PHILIPS 公司的 PDNSBD12 器件。下面首先介紹一下PDNSBD12芯片特點和內部結構。 PDNSBD12是一個性能優化的USB 器件，通常用于基于微控制器的系統并與微控制器通過高速通用并行接口進行通信，也支持本地DMA 傳輸。該器件采用模塊化的方法實現一個USB 接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統微控制器，允許使用現存的體系結構并使固件投資減到最小。這種靈活性減少了開發時間、風險和成本，是開發低成本且高效的USB 外圍設備解決方案的一種最快途徑。PDNSBD12完全符合USB 規范，也能適應大多數設備類規范的設計，如成像類、大容量存儲類、通信類、打印類和人工輸入設備等，因此PDNSBD12非常適合做很多外圍設備，如打印機、掃描儀、外部大容量存儲器 ( Zip 驅動器)和數碼相機等。現在用SCSI實現的很多設備，如果用US B來實現可以直接降低成本。 PDNSBD12的內部框圖如圖5 3所示: 圖53PDNSBD12內部結構框圖 1 模擬收發器:集成的收發器直接通過終端電阻與U S B電纜接口。 2 電壓調整器:片上集成的 1個 3 .3 V電壓調整器為模擬收發器供電，也提供連接到外部 1 .5 k上拉電阻的輸出電壓。作為選擇，PDNSBD12提供集成1 .5 k上拉電阻的Soft Connect 技術。 3 PLL :片上集成 1個 6–48 MHz的倍頻 PLL ( 鎖相環) ，允許使用 6MHz的晶振，E MI也由于使用低頻晶振而減小。PLL的工作不需要外部器件。 4 位時鐘恢復位:時鐘恢復電路用4倍過采樣原理從輸入的USB數據流中恢復時鐘，能跟蹤US B規范中指出的信號抖動和頻率漂移。 5 PHILIPS串行接口引擎 PSIE: PHILIPS的 SIE完全實現 USB協議層。考慮到速度，它是全硬件的，不需要固件 ( 微程序)介入。這個模塊的功能包括:同步模式識別、并/串轉換、位填充/不填充、CRC校驗、PID確認、地址識別以及握手鑒定。 6 SoftConnect高速設備:USB的連接是靠把D + k的上拉電阻接到高電平來建立的，在PDNSBD12中，這個上拉電阻是集成在芯片內的，缺省是沒有連接到 VDD，這個連接是靠外部 MCU發一個命令來建立的。這使得系統微處理器可以在決定建立 USB連接之前完成初始化。重新初始化USB總線連接也可以不用拔掉電纜來完成。 7 GoodLinkL: GoodLink是靠一個引腳接發光二極管實現的。在 US B設備枚舉時L E D指示燈將立即閃亮。當被成功枚舉并配置時，PDNSBD12指示燈將會始終亮。經過PDNSBD12的USB數據傳輸過程中，LED 將一閃一閃，傳輸成功后熄滅 LED。在掛起期間，LED熄滅。這種特性可以使我們知道PDNSBD12的狀態，方便電路調試。 8 存儲器管理單元 MMU和集成 RAM :MMU和集成 RAM 能緩沖USB ( 工作在12M 6/s )數據傳輸和微控制器之間并行接口之間的速度差異，這允許微控制器以自己的速度讀寫U S B包。 9并行和 D M A接口:并行接口容易使用、速度快并且能直接與主微控制器接口。對于微控制器，PDNSBD12可以看成是一個有 8位數據總線和 1位地址線的存儲設備。PDNSBD12支持多路復用和非多路復用的地址和數據總線。在主端點 ( 端點2 )和局部共享存儲器之間也可使用 D MA( 直接存儲器存取)傳輸。它支持單周期模式和塊傳送模式兩種D MA傳輸。 在本系統中，采用 USB通訊，其接口設計圖如圖 5 4歲所示PDNSBD12可以為 DSP提供一個通用的并行接口。可以實現更快的高達2Mbi t/sec的訪問速度。端點0和1緩沖區的大小為16字節，端點2為雙緩沖 6 4字節 ( 雙向模式) 。端點還可配置工作在僅為 I N或僅為 OUT模式。通過DSP的DOD7引腳與PDNSBD12的數據口相連，作為數據的輸入輸出通道，所有的數據。A O口控制PDNSBD12的輸入是數據還是命令。RD, WE口控制PDNSBD12 的讀寫。PDNSBD12 的中斷信號通過 DSP的XINT/IOPA2輸入給DSP，以便DS P對PDNSBD12的中斷處理。 PDNSBD12具有內置的上電復位電路所以RE SETN腳可直接連到Vcc 在本設計中，由于PDNSBD12的工作電壓為5 V , 則將 5 V接到 Vcc腳而將Vout ( 接去禍電容) 。復位后等待至少 3 ms再對PDNSBD12寄存。 在本設計中，當主機要求進入掛起狀態或者當主機本身處于掛起狀態時，系統進入掛起，那么 U S B線處于空閑模式。該模式中 D 十 線為高而 D 一 線為低，在硬件電路的設計中，要求設備己通過D + 線的上拉電阻連接到總線。此外當設備沒有連接時如果D 十 線為高而D 一 線為低設備也會進入空閑模式，在掛起時，VOUT3 。 的值降到 2 .0 V ， 但是他仍然