【文章內(nèi)容簡介】 2 系統(tǒng)方案設計 5 單 片 機電 源A / D 轉(zhuǎn) 換紅 外傳 感 器D / A 轉(zhuǎn) 換音 頻輸 出 電 路 圖 方案一系統(tǒng)框圖 方案二： 智能型紅外傳感器設計 該方案主要 實現(xiàn)紅外測溫儀的自動化和智能化，對系統(tǒng)的要求較高。采用了溫度補償技術、圖像配準技術、遠程控制等高新技術。該方案的系統(tǒng)框圖入圖 所示 [13]。 微 處 理 器溫 度 信 號 處 理 單 元C C DD S P網(wǎng) 絡 傳 輸中 央控 制 單 元視 頻存 儲 單 元顯 示圖 方案二系統(tǒng)框圖 方案論證 方案 一 ： 基于單片機的紅外測溫儀 原理簡單，制造成本較底。其 主要是用于可以對正在 人、動物和 正在運行的設備進行非接觸檢測 ， 拍攝其溫度場的分布、測量任何部位的溫度值，據(jù)此對各種 設備 外部及內(nèi)部故障進行診斷，具有 實時、直觀和定量測溫等優(yōu)點。 另外，該 紅外測溫儀 還可以作為 為防止 SARS 的擴散和傳播提供了快速、非接觸測量手段，可廣泛、有效地用于人群的體溫排查。 方案二： 該方案主要是用于工業(yè)上的 生 產(chǎn)過程，產(chǎn)品質(zhì)量控制和監(jiān)測，設備在線故障診斷和安全保護以及節(jié)約能源等方面 ，其中光學系統(tǒng)起到收集紅外輻射并將其聚焦到紅外探頭上的作用， 由于紅外信號相對來說比較微弱，光學系統(tǒng)所攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 系統(tǒng)方案設計 6 收集到的紅外信號的大小直接影響著測溫結果，因此要實現(xiàn)測溫儀精確測溫必須設計一個光路簡單、紅外輻射損失小的光學系統(tǒng)。 而 CCD結構可以將被測點及周圍圖像用監(jiān)視器顯示出來，通過調(diào)整其焦距把遠距離的小目標點拉近，用可視的方法提高光學系統(tǒng)與測溫點的對準度，從而提高測溫精度，同時便于提高系統(tǒng)的智能化、自動化。 在紅外檢測中， 由于紅外的輻射能受很多因素的影響，如被測物體的黑度系數(shù)、雜散光和背景光、輻射路徑及大氣的衰減等，都會影響測溫精度，所以 應當進行相應的 溫度補 償。在信號處理完后， 信號處理 的 結果可以通過網(wǎng)絡傳輸，進行遠程測溫或集中處理， 這樣方便了 實時監(jiān)控及中央控制。 方案選定 根據(jù)兩種方案的綜合考慮，智能型紅外測溫儀 系統(tǒng)復雜， 只要應用于工業(yè)控制中，而且利用了 溫度補償技術、圖像配準技術、遠程控制等高新技術 較多， 因此 在這 里很難 實現(xiàn)，故方案 二 不適合作為畢業(yè)設計的理想方案。方案一由于系統(tǒng)相對簡單，元器件容易采購，且適用范圍廣，故在此選擇方案一較為理想 。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 7 3 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)總體結構框圖 系統(tǒng)結構 框 圖如 圖 所示。 T N 9傳 感 器凌 陽S P C E 0 6 1 A音 頻輸 出 電 路按 鍵電 源 圖 總體結構圖 框圖說明 本系統(tǒng)包括 TN 紅外測溫傳感器接入、按鍵部分和 電源、 音頻輸出部分等 四部分。 TN 紅外測溫傳感器接入部分：通過 SPCE061A IO 口的控制，將所測得的溫度接 收 到 SPCE061A 中來處理。 按鍵部分：按鍵開始測溫，一直按下，聽到聲音表示測溫完畢。 音頻輸出部分：主要是將 SPCE061A 兩路音頻輸出端通過 SPY0030 放大，經(jīng)喇叭播放。 電源部分：主要是用于對單片機的供電。 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：按住按鍵，聽到聲音，此時播報測得的環(huán)境溫度和目標溫度 。 凌陽 16 位單片機 (SPCE061A) 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 8 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。它內(nèi)嵌32K字閃存（ FLASH）， 2K 字 SRAM；內(nèi)置十位 ADC、 DAC，有多達十四個的中斷源等豐富的片內(nèi)資源。 CPU 最高可工作在 49MHz 的主頻下，較高的處理速度使μ 39。nSP能夠非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號；這使得 SPCE061A 具有靈活的語音處理功能。 SPCE061A 芯片 簡介 本方案采用凌陽科技公司 16 位高性能的微控制器 — SPCE061A 作為主控器 ， SPCE061A 是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機，使用它可以非常方便的實現(xiàn)控制和語音播報的系統(tǒng)，該芯片擁有 8 路 10 位精度的 AD，其中 1 路 AD 為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。 2 路 10 位精度的 DA，只需要外接 2 個功放（ LM386）即可完成語音的播放。另外，凌陽十六位單片機具有易學易用的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 語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且，提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語 音播報，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件 [5]。 SPCE061A 單片機的內(nèi)部結構 如圖 所示 圖 SPCE061A內(nèi)部結構 SPCE061A 的主要性能是 ： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 9 ? 16 位 ? ’ TMnSP 微處理器； ? 工作電壓 ： (CPU) VDD 為 ～ ； (I/O) VDDH 為 ～ ? CPU 時鐘： ～ ； ? 內(nèi)置 2K 字 SRAM； ? 內(nèi)置 32K 字 FLASH； ? 系統(tǒng) 處于備用狀態(tài)下 (時鐘處于停止狀態(tài) )，耗電僅為 ； ? 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 )； ? 2 個 10 位 DAC(數(shù) 模轉(zhuǎn)換 )輸出通道； ? 32 位通用可編程輸入 /輸出端口； ? 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； ? 具備觸鍵喚醒的功能； ? 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； ? 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； ? 具備串行設備接口； ? 具有低電壓復位 (LVR)功能和低電壓監(jiān)測 (LVD)功能； ? 內(nèi)置在線仿真電路 ICE（ InCircuit Emulator）接口； ? 具有保密能力； ? 具有 WatchDog功能 芯片的引腳排列和說明 SPCE061A 有兩種封裝片，一種為 84個引腳， PLCC84 封裝形式；另一種為 80個引腳， LQFP80 封裝。本設計中使用 PLCC84 封裝形式， 它的排列如圖 所示。在 PLCC84 封裝中，有 15 個空余腳，用戶 在 使用時這 15 個空余腳懸浮 [15]。 對應的引腳功能表入表 所示。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 10 圖 SPCE061A PLCC84封裝排列圖 表 引腳功能表 引腳名稱 引腳編號 類型 描述 IOA[15:8] 60～ 53 輸入輸出 IOA[15:8]:雙向 IO 端口 IOA[7:0] 48～ 41 輸入輸出 IOA[7:0]：通過編程可設置成喚醒引腳 IOA[6:0]：與 ADC Line_In 輸入共用 IOB[15:11] IOB10 IOB9 IOB8 IOB7 IOB6 IOB5 IOB4 IOB3 IOB2 IOB1 IOB0 64～ 68 76 77 78 79 80 81 1 2 3 4 5 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 輸入輸出 IOB[15:11]：雙向 IO 端口。 IOB10～ 0 除用作普通 IO 端口外，還可作其他用途（如下所示） IOB10：通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送引腳 Tx IOB9： TimerB 脈寬調(diào)制輸出引腳 BPWMO IOB8： TimerA脈寬調(diào)制輸出引腳 APWMO IOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收引腳 Rx IOB6：雙向 IO 端口 IOB5：外部中斷源 EXT2 的反饋引腳 IOB4：外部中斷源 EXT1 的反饋引腳 IOB3：外部中斷源 EXT2 IOB2：外部 中斷源 EXT1 IOB1：串行接口的數(shù)據(jù)傳送引腳 IOB0：串行接口的時鐘信號 DAC1 21 輸出 DAC1 音頻輸出 DAC2 22 輸出 DAC2 音頻輸出 OSC311 13 輸入 32768Hz 晶體振蕩器輸入引腳 OSC320 12 輸出 32768Hz 晶體振蕩器輸出引腳 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 11 AGC 25 輸入 AGC 的控制引腳 MICN 28 輸入 麥克風負向輸入引腳 MICP 33 輸入 麥克風正向輸入引腳 MICOUT 27 輸出 麥克風 1階放大器輸出引腳，引腳外接電阻決定 AGC 增益倍數(shù) OPI 26 輸入 麥克風 2 階放大器輸入引腳 XICE 16 輸入 激活 ICE（高電平激活） XICECLK 17 輸入 ICE 串行接口時鐘信號引腳 XICESDA 18 輸入輸出 ICE 串行接口數(shù)據(jù)信號引腳 PFUSE 29 輸入 程序保密設定腳。接 +5V PVIN 20 輸入 程序保密設定腳。接 GND XRESB 6 輸入 復位輸入。若這個引腳輸入低電平時會使控制器被重置復位 XSLEEP 63 輸出 睡眠狀態(tài)指示，進入睡眠狀態(tài)時輸出高電平 VREF2 23 輸出 2V電壓輸出；最大可達 5mA的 驅(qū)動電流；可作為外部 ADC 通道的最高參考輸入電壓，不可作為電源使用 VRTPAD 35 輸入 AD 轉(zhuǎn)換外部參考電壓輸入腳。它決定 AD 轉(zhuǎn)換輸入電壓上限值。若該點輸入一個 考電壓，則 AD 轉(zhuǎn)換電壓輸入范為 0V～ 。外部 AD 最高參考電壓 VCM 34 輸出 ADC 參考電壓輸出腳 VMIC 37 輸出 麥克風電源 VCP 8 輸入 鎖相環(huán)壓控制振蕩器的阻容輸入 XROMT、 PVPP、 6 69 出廠測試用引腳，懸空即可 XTEST 14 輸入 測試模式時接高電平，正常使用時接地 或不接 VDDH 5 5 75 輸入 I/O 電平參考。若該點輸入一個 5V的參考電壓，則 I/O 輸入輸出高電平為 5V VDD 7 輸入 鎖相環(huán)電源 VSS 9 輸入 鎖相環(huán)地 VSS 1 24 輸入 模擬地 VSS 3 4 50、62 輸入 數(shù)字地 VDD 1 36 輸入 數(shù)字電源 電源板電路模塊分析 圖 ， SPY0029后產(chǎn)生 供電。 SPY0029是凌陽公司設計的電壓調(diào)整 IC，采用 CMOS工藝。 SPY0029具有靜態(tài)電 流低、驅(qū)動能力強、線性調(diào)整出色等特點。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 系統(tǒng)硬件設計 12 104C 36104C 34S O T 89V i n V outGNDS P Y 0029U3D I O D ED3R 14R 15R 16R 17R 19R 22R 215V+V D D _AV D D _PVDDVDDH3V S SA V S S 1A V S S 2P O W E R12D I O D ED4V5 V322 123J 10C O N 2 V S S+C 33220U+C 35220U+ 圖 電源電路圖 圖中 J10 是電源接口， 61 板的內(nèi)核 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，在板子上具有兩種工作電壓 5V 和。對應的引腳中 1 36 和 7 必須為 , 對于 I/O 端口的電壓 5 5 75可以為 5V，這兩種電平的選擇通過跳線 J5 來選擇。 圖中的 VDDH3 為 SPCE061A 的 I/O 電平參考，接 SPCE061A 的 51 腳，這種接法使得 I/O 輸出高電平為 ； VDD_P 為 PLL 鎖相環(huán)電源，接 SPCE061A 的7 腳； VDD 和 VDD_A 分別為數(shù)字電源與模擬電源，分別接 SPCE061A 的 15 腳和 36 腳； AVSS1 是模擬地，接 SPC