【導讀】隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了非常大的進步，在工業(yè)現(xiàn)場、科學研究等很多方面得到了廣泛應用。系統(tǒng)己經(jīng)在數(shù)據(jù)采集領域中占到了主要地位，并且開發(fā)了數(shù)據(jù)采集器和卡之類的產(chǎn)品，這使信息的數(shù)字化變得方便。在本設計以凌陽公司開發(fā)的SPCE061A單片機為核心，外圍部件包括了傳感器電路，語音報警功能，是SPCE061A在數(shù)據(jù)采集方面的典型應用。

　　

【正文】 圖 系統(tǒng)主 程序 結(jié)構(gòu)框圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 子程序設計 DS18B20 初始化 DS18B20 的初始化時序如圖 所示 ， 61A 單片機對 DS18B20 的初始化流程為： D S 1 8 B 2 0 初 始 化S P C E 0 6 1 A 發(fā) 送 ‘ 0 ’延 時 6 0 0 U S釋 放 總 線延 時 3 0 U S超 時 ？總 線 狀 態(tài) 為‘ 0 ’ ？超 時 ？總 線 狀 態(tài) 為‘ 1 ’ ？R 1 = 1返 回R 1 = 0NNYY 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 DS18B20初始化流程 如果 DS18B20 初始化成功，將會返回‘ 1’，否則返回‘ 0’。 DS18B20 寫操作 DS18B20 的寫操作如圖 ， SPCE061A單片機對 DS18B20 的寫操作分為寫‘ 1’操作和寫‘ 0’操作，其程序流程圖如圖 ，圖 所示 ： DS18B20寫 ‘ 1’SPCE061A發(fā) 送‘ 0’延 時 10US釋 放 總 線返 回SPCE061A發(fā) 送‘ 1’延 時 40US 圖 向 DS18B20寫 ?1?程序流程 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） DS18B20寫 ‘ 0’SPCE061A發(fā) 送‘ 0’延 時 50US釋 放 總 線返 回 圖 向 DS18B20 寫‘ 0’ 程序 流程圖 SPCE061A 向 DS18B20 寫一個完整的流程字節(jié)的程序流程如圖 所示 ： 向 D S 1 8 B 2 0 寫 一 個 字 節(jié)數(shù) 據(jù) b i t 0 位 ‘ 1 ’ ？S P C E 0 6 1 A 寫 ‘ 0 ’ S P C E 0 6 1 A 寫 ‘ 1 ’數(shù) 據(jù) 右 移 一 位8 位 數(shù) 據(jù) 全 部 發(fā) 送 ？返 回YNYN 圖 向 DS18B20寫一個字節(jié)程序流程 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） DS18B20 讀操作 讀 DS18B20總線的時序如圖 ， SPCE061A單片機對 DS18B20的度操作數(shù)據(jù)流程如圖 ： 讀 D S 1 8 B 2 0S P C E 0 6 1 A 發(fā) 送‘ 0 ’延 時 1 0 U S讀 總 線返 回釋 放 總 線延 時 3 U S數(shù) 據(jù) b i t 0 位 ‘ 1 ’ ?返 回 ‘ 0 x 0 0 ’ 返 回 ‘ 0 x 8 0 ’YN 圖 從 DS18B20 讀一位數(shù)據(jù)流程 SPCE061A 單片機從 DS18B20 讀一個完整字節(jié)的程序流程如圖 所示：（ DS18B20數(shù)據(jù)發(fā)送方式，先發(fā)送字節(jié)低位，再發(fā)送字節(jié)高位） 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 從 D S 1 8 B 2 0 讀 一 個 字 節(jié)數(shù) 據(jù) （ D a t a ） 右 移 一 位讀 D S 1 8 B 2 0 總 線讀 取 結(jié) 果 與 D a t a 相 或已 讀 8 次 ？返 回 D a t aNY 圖 從 DS18B20讀一個字節(jié)程序流程 DS18B20 溫度采集流程 按照下面的流程操作才能從 DS18B20傳感器獲得溫度，流程圖如圖 ，本系統(tǒng)中一根數(shù)據(jù)線上接一個 DS18B20，所以 ROM匹配時采用 跳過處理（ SKIP），向 DS18B20發(fā)送 0xcc命令字即可；然后向 DS18B20寫命令字 0x44啟動一次溫度轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，DS18B20將采集到的 16位溫度值存儲到其 ROM的最低兩個字節(jié)。轉(zhuǎn)換結(jié)束后必須對DS18B20進行初始化，然后才能通過向 DS18B20寫命令字 0xbe讀取 ROM獲取溫度結(jié)果。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 獲 取 溫 度初 始 化 D S 1 8 B 2 0R O M 匹 配 （ S K I P ）啟 動 溫 度 轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 ？初 始 化 D S 1 8 B 2 0R O M 匹 配 （ S K I P ）讀 R O M , 獲 取 溫 度初 始 化 D S 1 8 B 2 0結(jié) 束 返 回YN 圖 從 DS18B20讀一位數(shù)據(jù)流程 溫度轉(zhuǎn)換部分的程序如下： F_18B20_Reset(uiChannel)。 DS18B20_WriteByte(uiChannel,0xcc)。 // 不進行 ROM 匹配 DS18B20_WriteByte(uiChannel,0x44)。 // 啟動一次溫度采樣 while(F_18B20_Read_DQ(uiChannel)==0) // 等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 { *P_Watchdog_Clear = 0x0001。 } 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） F_18B20_Reset(uiChannel)。 DS18B20_WriteByte(uiChannel,0xcc)。 // 不進行 ROM 匹配 DS18B20_WriteByte(uiChannel,0xbe)。 // 讀取 ROM 命令 for(uiTemp=0。uiTemp2。uiTemp++) { Data[uiTemp] = DS18B20_ReadByte(uiChannel)。 } F_18B20_Reset(uiChannel)。 Data 數(shù)組存儲溫度值， Data[0]為溫度值的低 8 位， Data[1]為溫度值的高 8 位。 按鍵處理程序 在本設計中一共用到了 3 個按鍵 KEY KEY KEY3。按鍵用于顯示方 式的切換以及設置報警溫度，其程序流程圖如圖 所示： 鍵 處 理設 置 狀 態(tài) ？ 設 置 狀 態(tài) ？ 設 置 狀 態(tài) ？切 換 到 自 動 模式設 置 位 值 加 1手 動 狀 態(tài) ？切 換 顯 示 通 道切 換 到 手 動 狀態(tài)設 置 位 值 減 1切 換 到 設 置 狀態(tài)修 改 設 置 位通 道 溢 出 ？設 置 位 溢 出退 出 設 置 狀 態(tài)修 改 設 置 通 道獲 取 設 置 結(jié) 果返 回S w i t c h ( K e y )K E Y 2K E Y 3 K E Y 1YNNNNNNYYYYYY 圖 按鍵處理程序流程圖 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 中斷服務程序 在本設計的軟件設計中一共用到了五個中斷： FIQ_TMA、 IRQ2_TMB、 IRQ4_4KHz、IRQ5_2Hz、 IRQ6_TMB2(128Hz)。 FIQ_TMA中斷：調(diào)用語音播放服務函數(shù)，實現(xiàn)語音播放，流程圖如下所示： FIQ_TMA中 斷調(diào) 用 語 音 播 放 服 務 函 數(shù)清 除 中 斷 標 志 位返 回 圖 FIQ_TMA中斷服務程序 IRQ2_TMB中斷 ：自動模式下，切換 DS18B20通道，流程圖如下所示： T R Q 2 _ T M B 中 斷切 換 通 道 u i C h a n n e l清 除 中 斷 標 志 位返 回自 動 模 式 ？YN 圖 TRQ2_TMB中斷服務流程 IRQ4_4KHz中斷：數(shù)碼管動態(tài)顯示的刷新，流程圖如下所示： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） TRQ4_4KHz中 斷調(diào) 用 顯 示 驅(qū) 動 函 數(shù)清 除 中 斷 標 志 位返 回 圖 TRQ4_4KHz 中斷服務流程 IRQ5_2Hz中斷：設置狀態(tài)下，閃爍被設置位，流程圖如下所示： TRQ5_2KHz中 斷調(diào) 用 顯 示 閃 爍 函 數(shù)清 除 中 斷 標 志 位返 回 圖 TRQ5_2KHz 中斷服務流程 IRQ6_TMB2（ 128Hz）中斷：掃描按鍵，獲取鍵值，流程圖如下所示： TRQ6_TMB2中 斷調(diào) 用 按 鍵 掃 描 函 數(shù)清 除 中 斷 標 志 位返 回 圖 TRQ6_TMB2 中斷服務流程 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第五章 第五章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 調(diào)試 集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）簡介 61板配有凌陽自行研發(fā)設計的 16位單片機開發(fā)環(huán)境 IDE。此工具在 Windows環(huán)境下操作，支持標準 C語言和匯編語言，集編譯、編程、鏈接、調(diào)試和仿真于一體，應用方便簡單易學。同時還提供大量的編程函數(shù)庫，大大加快了軟件開發(fā)的進程。 集成開發(fā)環(huán)境 IDE具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和 快速訪問命令列表等，使編程、調(diào)試工作方便且高效。此外，它的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項功能來調(diào)試程序。 在集成開發(fā)環(huán)境 IDE 中，可以非常方便將編寫好的程序，通過 61 板配套的下載線下載到 61 板上進行在線調(diào)試。 61 板的開發(fā)是通過下載線（ EZ_PROBE）或在線調(diào)試器（ PROBE）實現(xiàn)的。用它可以替代在單片機應用項目的開發(fā)過程中常用的兩件工具 ——硬件在線實時仿真器和程序燒寫器。他們都利用了 SPCE061A 芯片內(nèi)置的在線仿真電路 ICE（ In Circuit Emulator）和凌陽公司的 在線串行編程技術(shù)。 EZ_PROBE 和 PROBE 均工作于凌陽 IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，他們對應的 5 芯的仿真頭分別連接到 61 板的緩沖電路輸入管腳和SPCE061A 芯片相應管腳上，實現(xiàn)在目標電路板上的 CPU（ SPCE061A）調(diào)試、運行用戶編制的程序；另一頭是標準 25 針打印機接口，直接 連接到計算機打印口與上位機通訊，在計算機 IDE 集成開發(fā)環(huán)境軟件包下，完成在線調(diào)試功能。 EZ_PROBE 和 PROBE 不同的是在 IDE 集成開發(fā)環(huán)境下需要選擇當前是使用哪一種方式進行調(diào)試，其中 PROBE 共有三種選擇方式：采用自動方式 調(diào)試可選 Auto；采用 PROBE調(diào)試可選 PRINTER_PROBE；采用 EZ_PROBE 調(diào)試可選 EZ_PROBE 即可。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 61 板的檢測 主要測試部分 I/O口（ A口作為輸入， B口作為輸出）； 睡眠功能（進入睡眠狀態(tài)，綠色指示燈點亮）； A/D轉(zhuǎn)換輸入（ B口的低 7位作為模擬電壓源輸出，對應 A口的 7個通道采樣轉(zhuǎn)換）； MIC 輸入及語音輸出（同時實現(xiàn) A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換功能）。 61 板的自檢操作步驟 第一步連接電源，可以連接電池盒（ 3節(jié)），也可以直接接 5V的穩(wěn)壓源； 現(xiàn)象：當電源接通時， 紅色的發(fā)光二極管會點亮。同時會有語音提示： “歡迎進入自檢模式 ”，此時因為還沒有連線，所以會聽到： “I/O測試失敗 ”的警告，進行第二步的操作； 第二步 用排線分別將 IOA口的低 8位和 IOB口的低 8位相連， IOA口的高 8位和 IOB口的高 8位相連，然后按下 RESET復位鍵； 現(xiàn)象：當按下 RESET復位鍵后，程序重新開始執(zhí)行，語音提示 “歡迎進入自檢模式 ”，當聽到語音提示 “I/O測試成功 ”后，進行第三步操作； 第三步 按 K1鍵進行睡眠功能測試； 現(xiàn)象：如果測試成功，會看到綠色的發(fā)光二極管閃亮一下，并有語音提示 。 “睡眠測試成功 ”，否則提示 “睡眠測試失敗 ”，然后進行第四步操作； 第四步 按下 K2鍵進行 A/D轉(zhuǎn)換的測試； 現(xiàn)象：語音提示： “A/D測試成功 ”，否則提示 “A/D測試失敗 ”，進入最后一步操作； 第五步 拔掉第一步測試時的排線，并按下 K3鍵測試 MIC輸入及 D/A轉(zhuǎn)換輸出是否正常；（注：在按下 K3鍵后，喇叭會發(fā)出嘯叫聲，用手按在 MIC上可消除嘯叫聲。） 現(xiàn)象：可以在 MIC 上輕輕的拍幾下，同時聽是否有聲音輸出，如果有，則 說明 MIC內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 輸入和 D/A 轉(zhuǎn)換輸出部分正常。 LED 鍵盤模組自檢 自檢準備 軟件準備： 下載自檢代碼。 硬件準備： 1. 61板及 61板配套電源； 2. LED鍵盤模組； 3. 自檢時 61板和 LED鍵盤模組硬件連接情況是： IOA 低 8 位接至 SEG 接口控制 LED 的導通 ,IOA 高 8 位接至 1*8 接口獲取鍵盤的狀態(tài)值， IOB 低 8 位連至 DIG 通過 ULN20xxA 控制 8 個 LED 的共陰極電平狀態(tài)和數(shù)碼管驅(qū)動， 1*8KEY 中 ROW1 直接連至 DGND。 4. 硬件連接框圖 圖 自檢硬件連接圖 自檢過程描述如下：運行自檢程序后，發(fā)光二極管循回點亮并數(shù)碼管計數(shù)（ LED 巡回閃爍，同時數(shù)碼管從左至 右顯示 0~8），全部顯示完成后， LED 停止閃爍，數(shù)碼管全亮，延時一段時間后數(shù)碼管全滅，然后人為按 8 個按鍵，順序自選，按鍵相對應的數(shù)碼管將點亮， 8 次檢測結(jié)束后，二極管全亮，自檢完成。以上過程完成說明 LED 模組功能完全內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 正常。 系統(tǒng)