一種基于DSP的光纖高溫測量儀的軟件設計

　　1 引言

　　溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是工業(yè)生產過程中測控的重要參數(shù)，溫度過高或過低都會對產品的質量造成影響，甚至使產品報廢、設備損壞。因此，溫度的測量和控制具有十分重要的作用[1]，在冶金、化工等領域，高溫測量占有極其重要的地位。

　　光纖傳感技術是繼光纖成功地用于通訊之后發(fā)展起來的一項高新技術，采用比色法原理進行測溫的光纖高溫測量儀，具有測量精度高、溫度響應速度快、抗電磁干擾、信號損耗少、體積小等優(yōu)點，能有效減小被測物體的發(fā)射率變化、環(huán)境干擾、器件老化等因素帶來的測量誤差，因此，在高溫測量領域，光纖測溫儀得到廣泛的應用[2]。

　　目前，光纖高溫測量儀通常采用單片機對數(shù)據(jù)進行處理，得到溫度值。由于單片機數(shù)據(jù)處理能力不足，其信號處理的算法比較簡單，因此容易造成測量精度的降低。當要建立較為完善的信號處理算法以提高精度時，例如線性補償、修正發(fā)射系數(shù)等，面對大量數(shù)據(jù)進行復雜快速的處理，單片機實現(xiàn)實時測溫就有困難。

　　近年來，隨著DSP技術的廣泛應用，DSP芯片也運用到光纖高溫測量儀中，對大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行高效處理。DSP芯片的使用大大提高了數(shù)據(jù)處理的能力，從而使儀器的響應速度得到提高。本文所設計的光纖高溫測量儀主要是針對高精度快速測量高溫的需要而開發(fā)的。

　　2 硬件結構

　　光纖高溫測量儀由光學部分和電路部分組成，如圖1所示，包括高溫探頭、光電轉換部分、信號放大器、信號處理與顯示打印輸出等部分。

　　圖1 測溫儀的結構框圖

　　在光路部分設計中，為了保證采樣轉換后的信號是平行的，應盡量使兩路光路保持對稱。同時，還應該使光路信號不受干擾和衰減，以保證轉換成電信號后有較強的和干凈的輸出。在電路部分設計中，要盡可能采用典型電路，電路中的相關器件性能必須匹配，擴展器件較多時，要設置線路驅動器。為確保儀器長期可靠運行，必須采取相應的抗干擾措施[3]。

　　一個基于DSP的儀器，硬件與軟件相互支持，缺一不可。本文重點介紹軟件設計。經(jīng)過分析，我們采用TI公司生產的DSP芯片TMS320F2812作為處理器的核心，并輔以一些外圍電路來實現(xiàn)設備的功能要求。

　　3 軟件設計

　　軟件設計使用CCS2.0開發(fā)系統(tǒng)。CCS2.0代碼調試器是一種針對標準TMS320調試接口的集成開發(fā)環(huán)境IDE[4,5]。

　　光纖高溫測量儀的軟件設計主要是將前向通道采集到的一對高溫物體輻射出的不同波長能量的模擬電壓信號，采用AD轉換程序并行的轉換成數(shù)字量，然后經(jīng)過濾波和數(shù)據(jù)處理程序擬合成溫度值后顯示或打印出來。其中，可以對溫度范圍做出限制，若實際溫度超出設定范圍，則引發(fā)報警，同時顯示“HHH”標志。鍵盤操作由中斷程序進行響應。中斷程序流程圖如圖2所示，主程序流程圖如圖3所示。主程序主要是對TMS320F2812進行一些初始化操作，以及調用其它子程序來構成一個功能程序；中斷程序主要是用來對按鍵進行響應操作的。

　　圖2 中斷程序流程圖