基于DSP的热风阀监测硬件系统设计

摘 要：针对热风阀冷却系统监测介绍了一个基于数字信号处理的温度和压力采集及报警的实时、高速系统硬件设计。系统采用TMS320F2812为控制核心，通过压力传感器和温度数字传感器采集信号，经系统处理后进行显示和声光报警。

关键词：DSP；热风阀；冷却系统；监测

中图分类号：TP391

1 引言

热风阀安装在高炉热风炉系统的热风支管或燃烧用气管路上，是控制热风炉燃烧期和送风期转换时管路启闭的切换设备。要维持热风阀的使用寿命，采用冷却水强制冷却，对冷却水的温度和压力的监控，可以实现间接监控热气阀的工作状态，防止安全事故发生。本文运用以DSP为核心的嵌入式系统，实现对冷却水的温度和压力的实时检测，并对信号进行调理、采样、报警并无线上传数据显示在液晶屏。

2 硬件设计

2.2 主控制器DSP。DSP采用了美国TI公司的TMS320F2812数字信号处理器，为32位定点DSP，内核提供高达150MIPS的计算带宽，大大提高了控制系统的控制精度和数据处理能力，其外围电路主要包括：电源电路、复位电路、温度、压力传感器、按键电路、驱动显示电路、报警电路。存储系统和USB通讯接口。信号放大电路使用了两级AD8552运放电路串联，AD855X系列有自动偏置调整的功能，是低频微弱信号检测放大器系统的首选。

主控制电路由TMS320F2812及外围元件构成，TMS320F2812是此硬件电路设计的核心，通过TMS320F2812的管脚与外围电路和温度压力传感器相连，控制温度的读出和显示。预置数电路由两个按键和两个数码管组成，两个按键分别与TMS320F2812的管脚相连。报警电路很简单，由一个发光二极管和一个报警蜂鸣器组成，与TMS320F2812的管脚相连，若实际测量的温度值大于预置温度值，则发光二极管亮，即为报警标志。硬件电路的功能都是与软件编程相结合而实现的。

2.4 两路光耦合电路。由于数据处理板对所处理的信号规则性要求很高，同时为了防止其他干扰脉冲造成对集成电路芯片的破坏，选用了2精密的线性光耦器件芯片对被测温度、压力信号放大电路板所输出的两路信号进行光耦隔离。

2.6 电源电路。TMS320F2812芯片采用双供电模式，1.8V（主频135MHz）内核电压和3.3V外围接口电压。在本设计中，采用TPS7333作为电源芯片，电路如图5所示。TPS7333除了可以稳定输出3.3V电压外，同时具有复位功能；TPS7333复位脚与DSP复位脚相连接，当电源电路出现波动时，其复位脚可以输出200ms的复位信号，保证DSP芯片复位。采用可调电源转换芯片TPS76801Q为F2812提供1.8V（主频135MHz）或1.9V（主频150MHz）的核电压。

3 结束语

运用DSP技术可以提高对采集温度、压力的实时运算速度，让系统做出快速准确的结论，让炼铁系统的热气阀冷却系统始终处于监控状态，保障了生产的安全性，也大大节约了人力资源。

参考文献：

[1]张洪润，张亚凡.传感器技术与应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2]万山明.TMS320F281X DSP原理及实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[3]李朝青.单片机&DSP外围数字IC技术手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

作者简介：石建军（1977.9-），男，籍贯：湖南新邵，职称：讲师，学历：本科（硕士学位），研究方向：电气工程和自动控制。

基金项目：湖南省教育厅资助科研项目（12C1143）

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