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电阻炉温度控制系统的改进(4)

北极星电力网技术频道    作者:江文贱,蔡锌如   2004/3/22 0:00:00   

 关键词:  电阻炉 温度控制 单片机

  乘法器,并带有32位结果寄存器、3个定标移位器和8个辅助寄存器。

  (4)片内有16K字的Flash EEPROM,544字的DARAM,存储器最大可寻址空间为224K字(64K字程序空间,64K字数据空间,64K字I/O空间,32K字全局空间)。且带有软件等待状态产生器的外部存储器接口,可实现与各种类型外部存储器的接口。

  (5)双10位A/D转换器,共16位输入通道,转换时间为6μs。

  (6)片上还集成了事件管理器(含有3个定时/计数器,4个捕获单元等)、28个可编程复用I/O引脚、锁相环时钟发生器、具有实时中断的看门狗电路、串行通讯接口、串行外设接口等功能外设[10]。

  3.3 前向通道的设计

  前向通道是指TMS320F240对被控参数的输入通道,包括温度检测元件、A/D转换等。在工业控制中,由于被控对象的参数常常是非物理量(如温度、压力、湿度等),因此如何把它们变为电量并经过A/D变换而输入到TMS320F240中是每个应用工作者必须考虑的问题。

  3.3.1 温度检测和变送器

  温度检测元件和变送器的类型选择和被控温度及精度等级有关。

  温度测量仪表按照测量方式人为地分为接触式与非接触式两类。所谓接触式即两个物体接触后,在足够长的时间内达到热平衡(动态平衡),此时两个物体温度相等;非接触式即选为标准并当作温度计使用的物体与被测物体相互不接触,利用物体的热辐射(或其它特性),通过对辐射能量(或亮度)的检测实现测温。常用工业温度计可分为:接触式——热膨胀温度计(常用范围:-200℃——620℃),热电阻温度计(常用范围:-258℃——900℃),热电偶温度计(常用范围:-200℃——1800℃);非接触式——热辐射温度计(常用范围一般非常高)[7]。

  根据温度需要,所以选择接触式温度计中的热电偶。同时热电偶测量温度范围广,可靠性高,自身能产生电压,不需要外加激励电源,使用方便。由测温范围:0℃——1000℃,测温精度:1℃,我们选择华宇仪表线缆厂的铂铑10——铂,代号WRP,分度号S,测温范围:长期0℃——1300℃,短期0℃——1600℃,一级允差1℃。而且它具有耐高温,精度高,物理、化学性能好,热电势稳定性好,高温下抗氧化性能好的优点。

  同理,根据被控温度和精度等级选择变送器。由于被测的温度量经过温度检测元件——热电偶的捕捉和转换,其输出信号幅度(如电流和电压等)往往很小,无法进行A/D转换。因此,温度检测元件输出接变送器。我们选择的是北京商瑞亨利自动化控制设备有限责任公司的S4——TT——T温度(热电偶)变送器。这类变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成:毫伏变送器用于把热电偶输出的0mV~9.659mV变换成0mA~10mA范围内的电流;电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出0mA~10mA的电流变换成0V~5V范围内的电压。

  3.3.2 ADC(模拟/数字转换器)

  TMS320F240内部集成了两个10位的A/D转换器,并带有内部采样保持电路。共有16路模拟输入通道,每8个通道经过一个8选1多路选择器和一个采样保持器(前向通道中采样保持器的作用主要有两点:一是能保证输入模拟量在A/D转换期间保持不变,以提高A/D转换的精度;二是使某一时刻各个检测点上的模拟量同时保持下来,供控制器分时加以检测和处理,以确保检测到的数字量具有时间上的一致性。当然,对于缓慢变化的模拟量如温度,采样保持器可以不用。但对于快速变化的模拟量,只有使用采样保持器才能确保检测精度。)到10位的ADC,ADC的转换结果保存到两级先进先出的(FIFO)寄存器。每个ADC的转换时间大约6μs (不同DSP会略有不同,准确数据见各芯片的data sheet)。A/D转换的模拟参考电压VREFHI和VREFLO由外部电源提供,可以接0~5V的任何电压。VCCA和VSSA应该分别连到5V电源和模拟地。

  1.ADC引脚说明

  ADC模块有21个引脚可以与外部电路连接。其中ADCIN0~ADCIN15为16路模拟输入,VREFHI和VREFLO为模拟参考电压输入引脚,VCCA和VSSA为模拟电源引脚,另一引脚步为ADCSOC外部启动ADC转换引脚。

  ADCIN0~ADCIN7属于第一个ADC,ADCIN8~ADCIN15属于第二个ADC,其中ADCIN0、ADCIN1、ADCIN8和ADCIN9四个引脚与数字I/O(IOPA0、1、3、2)多路复用,通过学习编程可设定这4个引脚为数字I/O引脚。这4个引脚的精度低于专用的模拟输入引脚ADCIN2~ADCIN7和ADCIN10~ADCIN15。外部启动引脚ADCSOC也与I/O(IOPC0)多路复用。

  这里,我们用ADCIN7和ADCIN15为温度检测电路的模拟量输入端。

  2.ADC操作模式

  ADC模块的功能如下:

  (1)可以同时采样和转换2路模拟输入(每个ADC单元各一个)。

  (2)每个ADC都可以进行单独或连续的采样/保持和转换操作。

  (3)两个ADC可以由软件指令、器件ADCSOC引脚电平跳变、每个通用定时器的下溢、周期匹配和比较匹配事件和捕获单元4个来启动ADC操作。

  (4)ADC控制寄存器的某些位是具有映象寄存器的双级缓冲位,对这些位的写不影响正在进行的转换,因为新写入的值是先进入映象寄存器而不是直接进入工作寄存器,当前的转换开关结束后,ADC会自动地将映象寄存器内容载入工作寄存器,下一个转换就由新的配置来决定。

  (5)转换结束后,中断标志被置位。如果中断未被屏蔽且使能,则将产生一个中断请求。

  (6)如果第3次转换完成时,CPU还没有读FIFO,那么第1次转换的结束将会丢失。

来源:江西电力职业技术学院学报
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