一种基于SOPC技术的环境温度快速检测装置

杨晨++包妍++毛红艳

摘 要本文浅析一种基于SOPC技术的新型多路环境温度快速检测装置，该装置由可编程片上系统，及与核心芯片连接的EPCSI配制芯片，J高精度温度传感器，声光报警电路，及升温等装置组成，可随时根据用户需要改变检测范围预警值等技术参数，极大提高了设计灵活性和通用性，具有在线可编程性能，可完成百个监测点以上的监测工作。

【关键词】温度检测 SOPC 可编程技术

当今世界，温度监测技术飞速发展，其广泛应用于工业生产、科学研究等领域。在各种领域中，温度都是非常重要的一个运行参数，直接关系到生产的正常进行和安全保障，如汽轮机、锅炉、冶炼炉中的温度均是设备能否正常运行的重要指标，因此在工业行业企业中都能涉及到大量的温度测量、监测工况，即使我们的日常生活领域亦离不开温度检测。

1 目前研究状况水平

科技进步日新月异，自本世纪六七十年代，电阻式温度传感器、A/D转换电路、超阈值声光报警电路可搭建最简温度检测装置，可实现对工矿企业和日常生活中的若干温度待测点进行温度的时检测，检测精度和分辨率逐步提高。但由于这些模拟分立传感器件的灵敏度不够高，电路运行过程中，稳定性和可靠性不高。直到装置采用矩阵式布线等香菇技术，检测系统才逐步被完善，半导体被采用作为传感器件：串行传输方式的被采用集合了传输路数，避免了多路传输带来的干扰；核心芯片使用MCU，温度检测的可靠性大幅度提高。不过模拟器件的线性特性不好，装置的整体可靠性仍不容乐观。

现阶段，随着MCU技术的大面积推广，检测系统实现最高性价比的同时又能够完成最佳资源设置成为我们设计研究电路的热门。而高端，高灵敏度的数字传感器也渐渐被引入到各个领域。

2 研究意义及价值

工矿环境下的多路温度检测，对工业企业的生产设备的安全运行来说非常重要。随着数字传感技术的发展和EDA技术越来越广泛的应用，有效的温度在线检测系统，能够给各个工业、行业领域的发展都提供可靠的安全保障。

3 浅谈基于SOPC技术的环境温度快速检测装置

3.1 温度采集系统设计

模拟分立传感器件成本低 在电路设计过程中需要模拟转换电路、电平转换电路、后续信号处理电路等附加电路配合其工作，以往我们的温度检测电路多采用热敏电阻等模拟器件作为温度采集器件。采用这类器件制作的电路成品旺旺测量精度不高，周围环境的电磁干扰还对这样的模拟电路造成一定的影响，电路还要采用一系列方案客服电路零点漂移等问题。所以，先进的单总线的高级数字温度传感器的采用是解决这一系列问题的最优解决方案。

本文提到的国外进口的单总线高精度数字式温度传感器就是专为解决这一系列的技术难题而特别引用的。其稳定性高，灵敏度高，使用精度高，操作简单，性价比高，抗干扰能力强。

3.2 检测、控制理论基础与设计

控制电路引入了偏差和偏差变化率的概念，控制过程具有很强的可靠性和稳定性。所以，选择片上系统SOPC在片内即可写入我们需要的控制电路核心，能够最简的优化控制算法。

设计过程分为计算偏差、计算偏差变化率及决策控制输出三个步骤。

多路先进的高精度数字温度传感器将测得参数通过总线送给片上系统，液晶显示器可实时显示当前测得温度，根据测得结果，还可发出进一步的控制参量，如图1所示。

4 结论

这种新型的使用片上系统SOPC最为核心控制期间的多路温度检测系统，可以实现最大路数的温度同时检测功能，甚至同时可检测超过百路的温度信号，稳定性、可靠性较高，成本低，可应用于日常工况生产和生活领域。在温度测量系统中，具有必将拥有良好的应用前景！

（通讯作者：包妍）

参考文献

[1]黄尚廉.分布式光纤传感器现状与动向[J].光电工程，2000（03）：57-62.

[1]包妍，高明亮，马超.热电厂废热制冷系统的节能与发展前景[J].大众用电，2012（04）：18-19.

[2]Zhang Zaixuan，Liu Tianfu，Chen Xiaozu，Laser Raman Spectrum of Optical Fiber and the Measurement of Temperature Field Space.Proc. SPIE，1994，2321：186-190.

作者簡介

杨晨，辽宁省铁岭市人。沈阳工程学院学生。主要研究方向为电子科学与技术。

包妍，辽宁省沈阳市人。本文通讯作者，沈阳工程学院专业教师。主要研究方向为电子、自动控制技术。

作者单位

沈阳工程学院自动化学院 辽宁省沈阳市 110136