论文部分内容阅读
【摘 要】温度是很多控制系统中需要检测的环境参量，与人民的日常生活及工业生产都密切相关，如何对温度进行实时、有效的监测与控制是值得深入研究的。针对传统的温度计设计系统存在设计复杂且不利于小型化等缺点，本文以PSoC经典芯片CY8C29466为主控制器，以PSoC Designer为编程开发环境，选用模拟量温度传感器LM35测温，设计开发了基于PSoC的远程温度计。结果表明，该系统电路简单灵活，可靠性高，在嵌入式产品开发设计领域得到广泛应用。
【关键词】PSoC芯片；温度传感器；PSoC Designer
1.前言
随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换和传输处理的功能器件，温度检测的作用日益突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具。其中远程温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制的方向发展。在此背景下，借鉴目前研究的成果，本文提出了基于PSoC的远程温度计设计方案，其中选用PSoC经典芯片CY8C29466为主控制器。该设计系统电路简单灵活，可靠性高，在嵌入式产品开发设计领域得到广泛应用。
2.基于PSoC的远程温度计总体设计
2.1 总体设计框图
整个温度计系统由温度数据采集模块、PSoC控制核心、LCD液晶显示模块、RS232串口通讯模块组成。总体设计框图如图1所示：
温度传感器所测的环境参量直接送入PSoC控制器，在PSoC内部通过动态配置硬件资源实现对所测环境物理量的放大，滤波，数据采集及相应的信号处理，从而简化了外围电路设计，大大提高了系统的抗干扰性和灵活性。另外，通过合理配置PSoC内部的通讯模块，经过电平转换后，可以按照RS232通讯协议与计算机相连，数据传输波特率为9600bit/s，这样利用计算机不仅仅能很方便地选择可编程放大器的放大倍数，设定温度控制系统的输出方式及定时采样的时间，还可以实现基于Windows平台的温度实时监控。
2.2 温度传感器的选取
温度传感器采用半导体集成温度传感器LM35，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围。适用于测温范围为-55℃到+150℃，在+25℃时测量精度为0.5℃。LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃ 的常用室温精度，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例，比例因数是+10.0mV/℃。
3.PSoC 内部资源配置
3.1 PSoC用户模块参数设置及内部硬件资源配置
本系统所配置的内部硬件资源包括4个数字模块：Counter16、ADCINC12_1、ADCINC12_2、UART及6个模拟模块DAC6_1、LPF2、CMPPRG_1、3个PGA等。该电路由传感器电路，信号调理电路，采样电路构成，通过配置PSoC 内部硬件资源来实现。传感器电路将感受到的温度信号以电压形式输出到由PGA、LPF2构成的信号调理电路，信号经过调理后输入到ADClNC12_1采样电路。从A/D转换器得到的数据经信号处理之后将要显示的数据传给液晶显示屏LCD或通过PSoC内部的通讯模块UART，经过电平转换后，可以按照RS232通讯协议与计算机相连实现基于Windows平台的温度实时监控。PSoC用户模块参数设置及内部硬件资源配置如图2所示：
3.2 软件设计
整个温度计设计软件采用C语言编写，使用模块化结构编程，主要由主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新等子程序构成。在完成功能模块的参数配置工作后，系统就自动生成应用程序接口API和中断服务程序ISR，并且自动插入到工程项目中，然后在此基础上填写应用代码，完成用户程序的编制，重要程序代码如下：
4.结束语
本系统选用PSoC经典芯片CY8C29466为主控制器，与传统的单片机相比最大的优势在于芯片内部集成了丰富的数字模块和模拟模块，从温度模拟量的采集，信号放大，转换到显示等一系列的控制任务大部分都可以在芯片内部完成。利用开发软件PSoC Designer就可以在芯片内部配置相应的模块来完成设计，降低了系统的成本及复杂性，极大地提高了开发效率。
参考文献：
[1] 郭帅，何永义.PSoC的动态配置能力及其实现方法[J].单片机与嵌入式系统应用，2003（1）：23-26.
[2] PSoC Mixed Signal Array.CY8C27 143，CY8C27243，CY8C27443，CY8C27543，CY8C27643[EB/OL].Cypress Micr.oSystems，[2004-08-03].http：//www.cpress.corn/.
[3] PSoC Designer： C Language CompHer User Guide[EB/OL].Cy.press MicroSystems，[2OO4-12-16].
http：//www.cpreSS.conr/.
[4] 戴国骏，张翔，曾虹.PSoC 体系结构与编程[M].北京：中国科学技术出版社，2005.
[5]朱卫华，黄智伟.基于无线数字温度传感器的多点温度测量系统设计[J].工业控制计算机，2003，16（6）.
[6] PSoC Mixed Signal Array .CY8C27 143，CY8C27243，CY8C27443，CY8C27543，CY8C27643[EB/OL].Cypress Micr.oSystems，[2004-08-03].http：//www.cpress.Corn/.
基金项目：
本文系山东协和学院校级项目“基于PSoC的网络化体温测量装置研制”，项目编号：XHXY201308。
作者简介：
孙庆波（1983—），男，硕士研究生，讲师，主要研究方向为：网络技术。
【关键词】PSoC芯片；温度传感器；PSoC Designer
1.前言
随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换和传输处理的功能器件，温度检测的作用日益突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具。其中远程温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制的方向发展。在此背景下，借鉴目前研究的成果，本文提出了基于PSoC的远程温度计设计方案，其中选用PSoC经典芯片CY8C29466为主控制器。该设计系统电路简单灵活，可靠性高，在嵌入式产品开发设计领域得到广泛应用。
2.基于PSoC的远程温度计总体设计
2.1 总体设计框图
整个温度计系统由温度数据采集模块、PSoC控制核心、LCD液晶显示模块、RS232串口通讯模块组成。总体设计框图如图1所示：
温度传感器所测的环境参量直接送入PSoC控制器，在PSoC内部通过动态配置硬件资源实现对所测环境物理量的放大，滤波，数据采集及相应的信号处理，从而简化了外围电路设计，大大提高了系统的抗干扰性和灵活性。另外，通过合理配置PSoC内部的通讯模块，经过电平转换后，可以按照RS232通讯协议与计算机相连，数据传输波特率为9600bit/s，这样利用计算机不仅仅能很方便地选择可编程放大器的放大倍数，设定温度控制系统的输出方式及定时采样的时间，还可以实现基于Windows平台的温度实时监控。
2.2 温度传感器的选取
温度传感器采用半导体集成温度传感器LM35，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围。适用于测温范围为-55℃到+150℃，在+25℃时测量精度为0.5℃。LM35无需外部校准或微调，可以提供±1/4℃ 的常用室温精度，该器件输出电压与摄氏温度线性成比例，比例因数是+10.0mV/℃。
3.PSoC 内部资源配置
3.1 PSoC用户模块参数设置及内部硬件资源配置
本系统所配置的内部硬件资源包括4个数字模块：Counter16、ADCINC12_1、ADCINC12_2、UART及6个模拟模块DAC6_1、LPF2、CMPPRG_1、3个PGA等。该电路由传感器电路，信号调理电路，采样电路构成，通过配置PSoC 内部硬件资源来实现。传感器电路将感受到的温度信号以电压形式输出到由PGA、LPF2构成的信号调理电路，信号经过调理后输入到ADClNC12_1采样电路。从A/D转换器得到的数据经信号处理之后将要显示的数据传给液晶显示屏LCD或通过PSoC内部的通讯模块UART，经过电平转换后，可以按照RS232通讯协议与计算机相连实现基于Windows平台的温度实时监控。PSoC用户模块参数设置及内部硬件资源配置如图2所示：
3.2 软件设计
整个温度计设计软件采用C语言编写，使用模块化结构编程，主要由主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新等子程序构成。在完成功能模块的参数配置工作后，系统就自动生成应用程序接口API和中断服务程序ISR，并且自动插入到工程项目中，然后在此基础上填写应用代码，完成用户程序的编制，重要程序代码如下：
4.结束语
本系统选用PSoC经典芯片CY8C29466为主控制器，与传统的单片机相比最大的优势在于芯片内部集成了丰富的数字模块和模拟模块，从温度模拟量的采集，信号放大，转换到显示等一系列的控制任务大部分都可以在芯片内部完成。利用开发软件PSoC Designer就可以在芯片内部配置相应的模块来完成设计，降低了系统的成本及复杂性，极大地提高了开发效率。
参考文献：
[1] 郭帅，何永义.PSoC的动态配置能力及其实现方法[J].单片机与嵌入式系统应用，2003（1）：23-26.
[2] PSoC Mixed Signal Array.CY8C27 143，CY8C27243，CY8C27443，CY8C27543，CY8C27643[EB/OL].Cypress Micr.oSystems，[2004-08-03].http：//www.cpress.corn/.
[3] PSoC Designer： C Language CompHer User Guide[EB/OL].Cy.press MicroSystems，[2OO4-12-16].
http：//www.cpreSS.conr/.
[4] 戴国骏，张翔，曾虹.PSoC 体系结构与编程[M].北京：中国科学技术出版社，2005.
[5]朱卫华，黄智伟.基于无线数字温度传感器的多点温度测量系统设计[J].工业控制计算机，2003，16（6）.
[6] PSoC Mixed Signal Array .CY8C27 143，CY8C27243，CY8C27443，CY8C27543，CY8C27643[EB/OL].Cypress Micr.oSystems，[2004-08-03].http：//www.cpress.Corn/.
基金项目：
本文系山东协和学院校级项目“基于PSoC的网络化体温测量装置研制”，项目编号：XHXY201308。
作者简介：
孙庆波（1983—），男，硕士研究生，讲师，主要研究方向为：网络技术。