基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统 (2)

　　DSl8B20的控制包括三种时序：复位、写时序、读时序。

　　复位：主机总线在t0时刻发送一个复位脉冲(最短为480μs的低电平信号)，接着在t1时刻释放总线并进入接收状态；DS1820在检测到总线的上升沿之后等待15～60μs，接着在t2时刻发出存在脉冲(低电平持续60～240μs)。

　　写时序：对于DSl8B20的写时序分为写O时序和写1时序两个过程。写O时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，总线要被拉低至少60 μs，保证DSl8B20能够在15～45μs之间正确地采样I／O总线上的“O”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15μs之内就得释放单总线。写数据持续时间应大于60μs且小于120μs，两次写操作时间间隔要大于1μs。

　　读时序：对于DSl8B20的读时序同样分为读0时序和读1时序两个过程。对于DSl8B20的读时序是从DSP把单总线拉低之后，在15 s之内就得释放单总线，以便让DSl8B20把数据传输到单总线上。DSl8B20在完成一个读时序过程，至少需要60μs才能完成。

　　需要注意的是，在程序编写时不管是复位，还是读写，都要注意配置GPIOA0端口的状态(输入或输出)，同时时序非常重要，本文中的延时都是经过多次测试后总结出来的，根据DSP芯片的晶振不同，延时程序都会改变，否则DSl8B20不会正常工作。

3 温度控制

　　3．1 脉宽调制PWM输出

　　TMS320F2812的事件管理模块总共能输出16路PWM信号，文中仅需要输出一路占空比可调的PWM信号，并设计从PWMl引脚输出该方波信号。文中选用通用定时器1(T1)作为时基；全比较单元1保存调制值；计数方式采用连续增计数模式。PWM占空比值与T1的三角波数据比较，输出PWM信号控制半导体制冷片工作。各寄存器设置如下(高速外设时钟为22．5 MHz)：

　　文中设计的PWM周期为 1．825 ms，TMS320F2812的计数器记数范围为0～5DC。因此当系统装入CMPRl寄存器的值为0或5DCH时，输出恒为高电平或低电平。现以向CMPRl写入1 500为例，PWMl引脚的输出周期为1．825 ms的方波。

　　3．2 温度控制软件设计

　　根据前面叙述，用DSl8B20读取温度采样值，再通过参数自整定的Fuzzy-PID算法对数据进行处理：根据E和Ec的状况，由模糊控制规律再通过模糊表推导出△KP，KI，KD，根据式(1)计算出KP，KI，KD的大小，再计算出U的初值和△U，由式(2)实时计算控制量U。通过参数转换，将U转换为PWM参数，修改EvaRegs．CMPRl的数值，改变PWM的占空比，从而控制TEC的制冷／制热功率。

　　程序流程图如图5所示。

　　3．3 实验结果

　　完成以上程序编写后，首先利用仿真器进行温度测量模拟，在标准温度计所得室温为31．2℃时，在CCS软件中利用快速观测窗口检测到的温度值为31．187 5℃。通过实验证明，在外界温度为31℃，采用默认设置(稳定温度为25℃)时，该温度控制系统能使被控物体的温度稳定在25℃，温度稳定时间小于100s，精度可达到O．1℃以下，达到了工业控制要求。

4 结语

　　利用DSP的高速处理能力，结合DSl8B20精准的温度读取能力，以及利用CCS开发出温度控制系统。该温度控制系统中应用了Fuzzy-PID算法。设计目标是：在同样的控制精度条件下，使系统的过渡时间及超调量尽可能减小，以改善控制效果。采用复合控制，使系统能有效抑制纯滞后的影响，当参数变化较大以及有干扰时，仍能取得较好的控制效果。