【本科优秀毕业设计】环境测试仪最终版

目录1引言411系统参数412功能简介42系统硬件设计521硬件电路组成5211SPCE061A最小系统521261板按键电路5213传感器模组电路522系统硬件组成图523系统主要硬件组成模块说明7231SPCE061A芯片简介7232传感器模组92321注意事项92322基本特性与参数指标92323功能简介92324结构示意图102325应用接口说明103系统软件设计1131主程序11311主程序功能11312主程序代码11313主程序流程图14314语音提示汉字程序1632按键扫描程序25321按键扫描程序功能25322按键扫描程序代码25323按键扫描流程图2733语音播放程序28331语音播放程序功能28332语音播放程序头文件S48028333语音播放程序代码29334语音播放流程图3034温度测量程序32341温度测量程序功能32342温度测量A/D转换函数程序32343温度测量程序代码33344温度测量程序流程图3635光线检测程序37351光线检测程序功能37352光线检测程序代码37353光线检测程序流程图384结语405参考文献40摘要本文介绍了利用SPCE061A作为主控制器，配合传感器模组设计的环境测试仪系统，该环境测试仪系统可以检测环境的光线和温度状况，根据光线状况进行温馨提示，同时可以测量并播放环境温度值。关键词SPCE061A传感器模组环境测量温度光线1引言随着人们生活水平的提高，各电子产品突飞猛进的发展，电子测量仪也逐渐丰富起来，原来的模拟产品逐步向数字化、综合化转化，并且不断走向人性化。本环境测量系统充分发挥了人性化的特质，利用SPCE061A的语音功能，配合传感器模组，实现了带语音播报功能的环境测量仪。11系统参数1工作电压3V55V2工作温度060；3温度测量范围0125；4温度测量最小单位1；5测量光线三个等级光线柔和、光线太强、光线太弱。12功能简介利用61板作为控制板，通过传感器模组进行温度和光线的测量，并能实现温度值和光线状况的播放功能SPCE061A检测环境光线状况，并根据光线强弱进行温馨提示如果光线太弱，系统播报“光线太弱，请注意保护眼睛”；如果光线太强，系统播报“光线太强，请注意保护眼睛”；通过61板的KEY3键启动温度测量，并播放当前环境的温度值和光线状态；测量温度最小单位为1；光线检测分为三个等级光线太强、光线太弱、光线柔和。2系统硬件设计21硬件电路组成211SPCE061A最小系统本方案使用61板作为单片机最小系统。61板包括SPCE061A芯片及其外围的基本模块，外围模块包括晶振输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等。21261板按键电路本系统直接使用61板上的按键。213传感器模组电路传感器模组由电源模块、红外发射接收（发射接受对管）模块、温度及光线测量模块、红外接收头模块和接口模块组成。本系统中主要用了传感器模组的温度/光线测量模块测量温度或者光线状况；模组上LO位光线传感器电压输出接口，TO为温度传感器的电压输出接口，“”“”为传感器模组的电源接口。22系统硬件组成图图21为环境测量仪的系统框图，采用SPCE061A作为主控制器，通过传感器模组测量温度或者光线，并通过61板配带的扬声器播放测量结果。该环境测试仪通过传感器模组中光敏电阻和热敏电阻的电压值来测量环境的温度和光线状况，这些电压值是通过SPCE061A的ADC模块进行采集的；61板上的按键KEY3主要是用来启动温度的测量，测量的结果都通过61板自带的扬声器播放出来。I/O口SPCE061AADC音频按键KEY3电源插口电源扬声器温度测量模块光线测量模块61板传感器模组图21环境测量仪系统框图图22为环境测试仪的硬件连接图。电源TO传感器模组LOSPCE061AIOA0精简开发板IOA1扬声器图22环境测试仪硬件连接图23系统主要硬件组成模块说明231SPCE061A芯片简介SPCE061A是一款基于NSP内核的16位单片机，其芯片特性如下工作电压内核工作电压VDD为3036VCPU，I/O口工作电压VDDH为VDD55V；CPU时钟32MHZ49152MHZ内置2K字SRAM和32K字闪存ROM系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电小于2A36V；具备触键唤醒的功能；32位通用可编程输入/输出端口；2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；7通道10位电压模数转换器（ADC）和单通道声音模数转换器；2个10位DAC（数模转换）输出通道；14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；具备串行设备接口；低电压复位（LVR）功能和低电压检测（LVD）功能；内置在线仿真（ICE,INCIRCUITEMULATOR）接口；SPCE061A的内部结构框图如图23所示。16位微控制器UNSPFLASHRAM锁相环振荡器CPU时钟实时时钟双16位定时器/计数器时基中断控制双通道10DAC7通道10ADC单通道ADCAGC串行异步通讯接口低电压检测/低电压复位WATCHDOG串行输入输出接口32管脚通用输入输出端口IOB7RXDIOB10TXDIOB0SCKIOB1SDAAUD2AUD1MIC_IN图23SPCE061A内部结构图XOXI/RVCPICE_SDAICE_SCKICE_EN232传感器模组2321注意事项传感器模组的TX口在不使用时请置低电平；不要直接给TX口上接高电平测试红外发射接收电路，而要通过发送38KHZ的调制波测试；测量温度时，测量到的是与热敏电阻直接接触物体（包含空气）的温度，热敏电阻有一定的反应时间；测量光线时，最好把整个光敏电阻暴露于测量环境下，如果想用手遮住光线测量光敏电阻是否正常工作时，最好用手掌而不要用手指，因为手指两侧会漏一些光线；红外接头的最低工作电压是3V，如果用红外发射接收管检测障碍物，检测距离会随着电压的减小而缩短。2322基本特性与参数指标模组工作电压3V55V；工作温度060。2323功能简介可以测量温度；可以测量光线；可以检测障碍物；可以接收来自遥控器的信号；可以模拟简易遥控器。2324结构示意图电源指示灯模块红外发射接收电路模块温度/光线检测电路模块红外接头电路模块电源滤波电路模块J1J2模组接口图24传感器模组结构示意图应用时，只需要用两条10PIN排线把图中J1与SPCE061A的IOB口高八位连接，J2与IOA口低八位连接即可。2325应用接口说明标号功能使用说明J1红外对管（发射、接收）接口可以直接用10PIN排线与61板的J7连接，也可以用单根导线对应连接“”与“”，IOB8与TX，IOB15与RX，“”“”J2红外接收头信号、热敏电阻、光敏电阻信号接口可以直接用10PIN排线与61板的J8连接，也可以用单根导线对应连接“”“”，IOA0与TO,IOA1与LO,IOA7与RS，“”“”3系统软件设计本系统软件中包括下面程序模块主程序检测光线状况，并根据检测状态进行相应语音提示；扫描按键，判断KEY3键是否按下，如果按下，测量温度值，播报当前温度值；按键扫描程序扫描按键，返回扫描结果；语音播放程序播放温度值；温度测量程序测量温度，返回温度值；光线检测程序测量光线状况，返回光线状况。31主程序311主程序功能主程序流程如图31所示，程序运行后检测光线状况，并根据检测状态进行相应语音提示，如果检测到KEY3键按下，测量温度，并播放当前温度值以及光线状态。312主程序代码主程序如下INCLUDE“SPCE061AH“EXTERNVOIDKEY_INITVOID/键盘初始化函数,在KEYC中定义EXTERNUNSIGNEDINTKEYSCANVOID/键盘扫描函数,在KEYC中定义EXTERNUNSIGNEDINTTEMP_MEASUREVOID；/温度测量函数,TEM_MEATUREC中定义EXTERNUNSIGNEDINTLIGHT_MEASUREVOID/光线测量函数,在LIG_MEASUREC中定义EXTERNVOIDPLAYSNDUNSIGNEDINTSNDINDEX/申明语音播放指定段语音的函数EXTERNVOIDPLAYDATAUNSIGNEDINTIDATA/申明语音播放某一个3位数字的函数UNSIGNEDINTSFLAG0/作为温度或者光线测量标志,测量温度时,此标志置为1测量光线时,此标志置为2INTMAINVOIDUNSIGNEDINTKEY,TEMP,RESULT/KEY保存键值,TEMP,RESULT分别保存温度和光线测量返回值KEY_INIT/键盘初始化WHILE1SFLAG2RESULTLIGHT_MEASURE/测量并播放光线状况，这个函数在LIG_MEASUREC文件中定义IFRESULT1/光敏电阻为15K,太暗PLAYSND20/播放“光线“PLAYSND23/播放“太弱“PLAYSND24/播放“请“PLAYSND25/播放“注意保护眼睛“IFRESULT2/光敏电阻为32PLAYSND13/播放“温度“PLAYSND14/播放“太高“PLAYSND16/播放“请“PLAYSND17/播放“调大“PLAYSND19/播放“空调“IFTEMPVX1/采用变址寻址方式取得对应数据ITEMPX/保存温度值P_WATCHDOG_CLEAR0X0001TCOUNTER0TADDATA0FLAG0P_WATCHDOG_CLEAR0X0001/清看门狗RETURNITEMP/返回温度值VOIDDELAYUNSIGNEDINTIINTM,NFORM0M14760/光敏电阻为15K,太暗24615/1510计算两个临界电压点,TL431实测得到的稳压值为246VP_WATCHDOG_CLEAR0X0001/清看门狗RETURN1ELSEIFILM1476V测量值041V光线测量状态为柔和返回光线