基于DSP的比色光纤高温测量仪的研制

摘要

本文针对工业上高温测量的需要，设计了基于DSP芯片TMS320F2812的比色光纤高温测量仪。该测温仪具有精度高、抗干扰能力强等特点，具有良好的应用前景。　　本文首先介绍了比色测温的发展概况和DSP芯片TMS320F2812的特点，比较了单色法、多光谱法以及比色法测温原理，表明比色法具有的独特优点，研究了比色测温波长的选择依据，并以R(T)-T关系式为基础设计开发了比色测温仪的硬件和软件。接着本文详细介绍了硬件各功能模块(包括测温仪的光路部分和电路部分)的原理、设计方案、芯片选择依据和调试方法，详细说明了借助CCS2.0开发软件、采用模块化方法设计的测温仪应用软件，同时介绍了最小二乘法拟合R(T)-T曲线的方法。最后本文说明了一些实用的软硬件抗干扰措施、滤波算法以及系统调试过程。　　从调试和测试结果看，本文介绍的测温仪达到了设计的预期目标，性能良好，为后续的完善提供了一个良好的基础。

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2高温测量方法

1.2.1接触式测温

1.2.2非接触式测温

1.3比色测温仪的发展概况

1.4 DSP芯片的发展概况

1.5本课题选题意义及主要研究内容

第二章测温仪的工作原理

2.1比色光纤高温测量仪的测温原理

2.2测温仪的工作原理

2.3两个波段的选择

2.3.1 λ1的选取

2.3.2 λ2的选取

第三章测温仪的硬件设计

3.1智能仪表的开发过程

3.2测温仪的硬件设计概述

3.3测温仪光学部分的硬件设计

3.3.1光纤探头的设计

3.3.2传输光纤

3.3.3光电转换系统的设计

3.4测温仪电路部分的硬件设计

3.4.1测温仪的微处理控制芯片选择

3.4.2电源电路的设计

3.4.3时钟电路的设计

3.4.4复位电路的设计

3.4.5前向测量通道电路的设计

3.4.6显示接口电路的设计

3.4.7打印机接口电路的设计

3.4.8键盘接口电路和报警电路的设计

3.5印刷电路板(PCB)的设计

3.5.1电子元器件的布局

3.5.2印刷电路板的布线

第四章测温仪的软件设计

4.1软件设计概述

4.2 DSP系统的开发工具及开发语言

4.2.1 DSP芯片的仿真器(XDS)

4.2.2 DSP集成开发环境CCS

4.2.3 DSP系统的开发语言

4.3测温仪的软件设计

4.3.1 AD转换与数据处理程序设计

4.3.2最小二乘法拟合曲线程序设计

4.3.3示程序的设计

4.3.4打印程序的设计

第五章测温仪的抗干扰设计

5.1测温仪硬件抗干扰设计

5.1.1供电系统干扰及抗干扰措施

5.1.2外部通过输入接口引入的干扰及抗干扰措施

5.1.3印制板干扰及抗干扰措施

5.2测温仪软件抗干扰设计

5.2.1输入输出通道的软件抗干扰设计

5.2.2程序执行过程中的软件抗干扰

5.2.3各种软件滤波算法

第六章测温仪的调试和目标测试

6.1测温仪的调试

6.1.1硬件调试

6.1.2软件调试与系统联调

6.2测温仪的目标测试

6.2.1数据处理与分析

6.2.2结果分析

第七章总结与展望

7.1工作总结

7.2结论

7.3展望

参考文献

附录一AD转换和数据处理子程序

附录二最小二乘法拟合曲线程序

附录三显示子程序

附录四打印子程序

附录五主程序、中断程序和报警程序