基于DSP与数字温度传感器的温度控制系统

2温度测量
要进行温度控制，首先要测量所控制目标的温度值，在本系统中，具体使用数字温度传感器DSl8B20与DSP结合，并利用CCS编写程序，本系统开发平台为CCS 2．2，前期安装及芯片设置在此省略，程序流程如图4所示。

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。