【文章內(nèi)容簡介】 圍電路（ PLL）、復位電路（ RESET）、指示燈（ LED）等，如 圖 41 所示。 圖 41 SPCE061A 單片機最小系統(tǒng)圖 單片機作為紅外測溫系統(tǒng)的核心處理部件，它關系到整個系統(tǒng)的性能指標。因此它的選擇是非常重要的。本測溫系統(tǒng)選擇的 SPCE061A單片機，下面是 SPCE061A單片機相關資料信息： SPCE061A 是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機，具有易學易用且效率較高的一套指令系 統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標準 C 語言，可以實現(xiàn) C 語言與凌陽單片機匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放和語音識別的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用方法，就會很容易完成語音錄放，為軟件開發(fā)提供了方便的條件： SPCE061A長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 片內(nèi)還集成了一個 ICE（在線仿真電路）接口，使得對該芯片的編程、仿真變得非常方便，而 ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結合凌陽科技提供的集成開發(fā)環(huán)境（ unSP IDE），用戶可以進行貼近真實的在線調(diào)試、仿真；而程序的下載（燒寫）也是通過該接口進行下載。 圖42 為 SPCE061A單片機的內(nèi)部結構框圖： 圖 42 SPCE061A 系統(tǒng)內(nèi)部結構圖 SPCE061A單片機的特性 （ 1） 16 位 181?！?nSP?微處理器； （ 2） 工作電壓 (CPU) VDD 為 ~ (I/O) VDDH 為 ~ （ 3） CPU 時鐘： ~ ； （ 4） 內(nèi)置 2K 字 SRAM； （ 5） 內(nèi)置 32K FLASH； （ 6） 可編程音頻處理； （ 7） 晶體振蕩器 。 （ 8） 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下 (時鐘處于停止狀態(tài) )，耗電僅為 ； （ 9） 2 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器 (可自動預置初始計數(shù)值 )； （ 10） 2 個 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 （ 11） 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； （ 12） 14 個中斷源可來自定時器 A / B，時基， 2 個外部時鐘源輸入，鍵喚醒； （ 13） 具備觸鍵喚醒的功能； （ 14） 使用凌陽音頻編碼 SACM_S240 方式 ( 位 /秒 )，能容納 210 秒的語音數(shù)據(jù)； （ 15） 鎖相環(huán) PLL 振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號； （ 16） 32768Hz 實時時 鐘； （ 17） 7 通道 10 位電壓模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)和單通道聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器； （ 18） 聲音模 數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風放大器和自動增益控制 (AGC)功能； （ 19） 具備串行設備接口； （ 20） 具有低電壓復位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測 (LVD)功能； （ 21） 內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）接口； （ 22） 具有保密能力； （ 23） 具有 WatchDog 功能。 SPCE061A引腳的排列和說明 SPCE061A有 84 個引腳， 為 PLCC84 封裝形式；它的 引腳 排列如圖 43 所示； 引腳的描述如表 41 所示 。 圖 43 SPCE061A 單片機的引腳圖 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 表 41 SPCE061A 單片機的引腳描述表 管腳名稱 管腳編號 描述 IOA[158] 60~53 雙向 IO 端口 IOA[70] 48~41 IOA[70]：通過編程，可設置成喚醒管腳 IOA[60]：與 ADC Line_In 輸入共用 IOB[1511] 68~64 雙向 IO 端口 IOB[105] 81~76 IOB10：通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送管腳 Tx IOB9： TimerB 脈寬調(diào)制輸出管腳 BPWMO IOB8： TimerA 脈寬調(diào)制輸出管腳 APWMO IOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳 Rx IOB6：雙向 IO 端口 IOB5：外部中斷源 EXT2 的反饋管腳 IOB[40] 1~5 IOB5：外部中斷源 EXT2 的反饋管腳 IOB4：外部中斷源 EXT1 的反饋管腳 IOB3：外部中斷源 EXT2 IOB2：外部中斷源 EXT1 IOB1：串行接口的數(shù)據(jù)傳送管腳 IOB0：串行接口的時鐘信號 DAC1 21 DAC1 數(shù)據(jù)輸出管腳 DAC2 22 DAC2 數(shù)據(jù)輸出管腳 OSCI 13 振蕩器輸入，在石英晶振模式下，是石英元件的一個輸入腳 OSCO 12 振蕩器輸出，在石英晶振模式下，是石英元件的一個輸出腳 RESB 6 復位輸入。若這個腳輸入低電平，會使得控制器被重新復位 MICOUT 27 麥克風 1 階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定 AGC 增益倍數(shù) OPI 26 麥克風 2 階放大器輸入管腳 VDD 15， 36 邏輯電源的正向電壓 VADREF 22 AD 參考電壓 (由內(nèi)部 ADC 產(chǎn)生 ) 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 VSS 19， 24 邏輯電源和 IO 口的參考地 AVSS 9 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V 穩(wěn)壓源）參考地 AVDD 7 模擬電路（ A/D、 D/A 和 2V 穩(wěn)壓源）正向電壓 RESET 68 低電平有效的復位管腳 VREF2 23 2V 參考電壓輸出腳 VDDH 51,52,75 IO 端口的正向電壓管腳 SLEEP 63 睡眠模式 (高電平激活 ) ICE 16 激活 ICE(高電平激活 ) ICESCK 17 ICE 串行接口時鐘管腳 ICESDA 18 ICE 串行接口數(shù)據(jù)管腳 XTEST 14 測試模式時接高電平，正常模式時接地 GND 或懸浮 XROMT 61 測試閃爍存儲器，正常模式時懸浮 N/C 4， 6， 55 正常使用時接地 PFUSE,PVIN 20， 29 程序保密設定腳。用戶慎重使用。 VCP 8 瑣相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入 VCM 34 ADC 參考電壓輸出腳 VRT 35 A/D 轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳，它決定 A/D 轉(zhuǎn)換輸入電壓上限值。例如：該點輸入一個 的參考電壓，則 A/D 轉(zhuǎn)換電壓輸入范圍為 0— 。 （外部 A/D 最高參考電壓 ） 紅外測溫模塊 紅外測溫模塊采用 非接觸測溫手段，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應速度快、 測量精度高、測量范圍廣以及可同時測量目標溫度和環(huán)境溫度的特點。紅外測溫模塊根據(jù)大氣狀況最遠測溫距離約 30m，測量回應時間大約為 ，而且，它具備 SPI 接口，可以很方便地與 MCU 傳輸數(shù)據(jù)。 紅外測溫模塊引腳介紹 紅外測溫模塊的引腳圖如圖 44 所示 ，其中 V 為電源電壓引腳 VCC， VCC 一般為 3V到 5V 之間的電壓，一般取 VCC 為 ； D 為數(shù)據(jù)接收引腳，沒有數(shù) 據(jù)接收時 D 為高電平； C 為 2KHz Clock 輸出引腳； G 為接地引腳； A為測溫啟動信號引腳，低電平有效。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 紅外測溫模塊引出 5 個引腳，其中 V和 G 分別接電源和地即可； D 接 61 板 IOA15，傳輸給 61 板測量數(shù)據(jù)； C 接 61 板的 IOA14，則通過 IOA14 就可以檢測到紅外測溫模塊時鐘； A接 61 板的 IOA13，這樣只要從 IOA13 輸出低電平，就可以啟動測溫。 圖 44 紅外測溫模塊引腳圖 紅外測溫模塊時序圖 紅外測溫模塊的時序圖如圖 45，在 CLOCK 的下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測量需接收 5 個字節(jié)的數(shù)據(jù)，這五個字節(jié)中： Item 為 0x4c 表示測量目標溫度，為 0x66 表示測量環(huán)境溫度； MSB 為接收溫度的高八位數(shù)據(jù)； LSB 為接收溫度的低八位數(shù)據(jù)； Sum 為驗證碼，接收正確時 Sum=Item+MSB+LSB； CR 為結束標志，當 CR 為 0x0dH 時表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。 圖 45 紅外測溫模塊的時序圖 紅外測溫模塊溫度值的計算 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 無論測量環(huán)境溫度還是目標溫度，只要檢測到 Item 為 0x4cH 或者 0x66H 同時檢測到 CR 為 0x0dH，它們的溫度的計算方法都相同。計算公式為 目標溫度 /環(huán)境溫度 = Temp/16 – 其中 Temp 為十進制，當把它轉(zhuǎn)換成十六進制時高八位為 MSB，低八位為 LSB；比如 MS 為 0x14H， LSB 為 0x2aH， 則 Temp 十六進制時為 0x142aH， 十進制時為 5162， 測溫度值為 5162/=℃。 按鍵和顯示電路 按鍵和顯示功能采用配套的 LED 鍵盤模組實現(xiàn)，其中按鍵選擇 1 8 獨立按鍵， 顯示采用 6 位 8 段數(shù)碼管動態(tài)顯示。電路原理如圖 46 和圖 47 所示。 IOB 口高八位連接 8 個按鍵的 COL8~COL1， IOA 口低八位控制數(shù)碼管的段信號， IOB 的低八位分別控制數(shù)碼管的位信號、發(fā)光二極管的公共端和第 4 位數(shù)碼管后時鐘冒號 D_DP 的位信號，其中 IOB 的低八位接 ULN2021A的 IN1IN7， IOB6 控制發(fā)光二極管的公共端（本方案中沒有用到發(fā)光二極管模塊）， IOB7 控制第 4 位數(shù)碼管后時鐘冒號 D_DP 的位信號，該信號低電平有效，配合時鐘冒號 D_DP 的 段信號就可以點亮或者熄滅時鐘冒號。 圖 46 1 8 獨立按鍵原理圖 圖 47 8 段 6 位動態(tài)顯示電路原理圖 （ 1） UNL2021A芯片 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 15 其內(nèi)部為三極管陣列，其 IN 腳相當于三極管的 B 極， OUT 較相當于三極管的 C 極。若 IN 腳輸入高電平，對應的 OUT 腳接地； IN 腳輸入低電平，對應的 OUT 腳截止輸出。IN1~IN7 為輸入信號， OUT1~OUT7 為輸出信號。輸入信號高有效。 ULN2021A元件圖如圖 48： 圖 48 ULN2021A 元件圖 （ 2）共陰極 2 位數(shù)碼管 WD5621CX WD5621CX 元件圖如圖 49： 圖 49 WD5621CX 元件圖 圖中： a~dp 為數(shù)碼管的段信號， G G2 為 2 位數(shù)碼管的位信號。段信號高有效，位信號低有效。 （ 3） 共陰極 4 位數(shù)碼管 WD5641EX WD5641EX 元件圖如圖 410： 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 16 圖 410 WD5641EX 元件圖 圖中： a~dp 為數(shù)碼管的段信號， d d2 為時鐘冒號的段信號； G1~G4 為 4 位數(shù)碼管的位信號， G5 為時鐘冒號的位信號。段信號高有效，位信 號低有效。 音頻輸出模塊 SPCE061A內(nèi)置 2 路 10 位精度的 DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播放。圖411 是音頻輸出電路圖?？梢灾苯勇犂容敵龅穆曇?。圖中的 SPY0030 也是凌陽公司的產(chǎn)品。和 LM386 相比， SPY0030 還具有下述優(yōu)勢的，比如 LM386 工作電壓需在 4V以上 , SPY0030僅需 (兩顆電池即可工作 )； LM386輸出功率 100mW以下 , SPY0030約 700mW。SPY0030 是凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片，它的增 益如下所示： Gain=2 5000/(5000+R1) 圖 411 音頻輸出電路圖 電源模塊 采用 3 節(jié) 5 號電池進行供電，由 J10 接入 。其中的前后兩組電容用來去耦濾波，使其供給芯片的電源更加干凈平滑。為了獲得標準的 電壓，在板子上加入 SPY0029 三端穩(wěn)壓器 。 兩個二極管，是為防止誤將電源接反造成不必要損失而設置的，在操作過程中千萬不要將電源接反，因為反向電壓超過一定的值，二極管將會被損壞，達不到保護的目的。后面的零電阻及其電源、地分成不同的幾路是為減少電磁干擾設置的 SPCE061A 的內(nèi)核供電為 ，而 I/O 端口可接 也可以接 5V，所以在電源模塊中有一個端口電平選擇跳線，如圖中的 J5， 圖 412 為電源模塊圖。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 17 圖 412 電源模塊圖 圖 412 中 J10 是電源接口， SPCE061A 電壓要求為 ，而 I/O 端口的電壓可以選擇 也可以選擇 5V。所以，在 電路 上具有兩種工作電壓： 5V 和 。對應的引腳中 136 和 7 必須為 , 對于 I/O 端口的電壓 5 5 75 可以是 也可以是 5V，這兩種電平的選擇通過跳線 J5 來控制。 61 板的供電電源系統(tǒng)采用用戶多種選擇方式： （ 1） DC5V電池供電 。 用戶可以用 3 節(jié)電池來供電。