基于DSP的温度、湿度测试仪的设计

　　0 引言

　　温度与湿度的测量涉及各行各业，而传统的温度和湿度测量仪器都需人工手动测量。数字信号处理器(DSP)的出现，使温度、湿度测量的数字化、自 动化就变得容易实现，本文着重研究用先进DSP控制的数字温度、湿 度测试仪器，采用上位PC机显示温度和湿度值以及温度和湿度随时间变化 的规律，实现对被测对象温度、湿度的实时监控。

　　1 硬件设计

　　1.1 硬件系统总体结构。整个测试仪的硬件电路由三块印刷电路板组成：温度、湿度信号的采集调理电路板、两路光耦合电路板、DSP信号处理与上位PC机进行电路板。

　　1.2 DSP信号处理电路。CPU芯片部分：采用定点16位的TMS320F2407A芯片，其指令周期为25ns，它将一个高性能的DSP核、容量的片上存储 器以及其他功能的外设电路(16通道模拟数字转换单元串行通信模块等)集成在单芯片上，从而使得整个温度、湿度测试所需的各种功能都可由DSP处理器来实 现。DSPTMS320LF2407A控制芯片内置两组10位的A/D转换器，共16个模拟输入通道便可以实现对上述温度、湿度两个 信号的及时采样。控制电路板上提供的外部晶振是40MHz的，该外部振荡频 率由TMS320F2407ADSP芯片的XTAL1引脚和XTAL2引脚输入。

　　扩展的程序和数据存储器SARAM：为了辅助DSP芯片内部存储器容量的不足，同时考虑到DSP芯片是将地址和数据线分开使用，在外扩存储器设 计时不需要新增任何硬件电路，于是在数据处理板上增设了2片0等待时序(0wait state)的静态RAM芯片(SARAM芯片)-IS61LV6416，每片64K，存取3 实验分析时间为10ns，用来存储扩展的程序和数据。同时为了方便使用，路板上设计了一个可选择芯片内或是芯片外的 选择跳线JP4：当 JP4设定为 模式时，DSP芯片在复位后将会执行芯片内部本身的程序;而当JP4设定为 模式时，DSP芯片在复位后将会执行芯片外部扩展程序存 储器上的程序。标准JTAG接口：DSP信号处理电路板上设计有符合 IEEE1149.1-1990标准的JTAG接口J1，该接口通过并口仿真器合众达SEED- XDSPP3/5V与上位计算机的并口相连，从而可以借助上位计算机的软件开发 环境在线下载调试程序，从而大大提高了工作效率，缩短了程序的开发周 期。串行通信接口：为了实现DSP信号处理电路板的串行通信接口(SCI)本与上位计算机(PC机)的串口(RS232)相互进行通信，从而实现对温度、 湿度进行监控，于是就需要把TTL(0V和+5V)电平转换为UART电平(-10V试和+10V)。

　　1.3 温度、湿度信号的采集调理电路。信号调理电路的任务是将前置电路输出的电信号进行转换，使之满足DSP信号处理电路板A/D输入要求的电信号。通过温度、 湿度传感器后输出的是电流信号I，让该电流信号I流过已知电阻(R19)，通过测量电阻R19两端的压降并通过四运放芯片TLC2278的放大便可得到一 电压Vk，又通过对该运放外围各个电阻参数的设置而把这一电压Vk控制在0-5V之间，然后直接连接到DSPTMS320LF2407A信号处理电路上的 AD接口电路。