【導(dǎo)讀】本項目提供一種新的溫度測量方案，采用具有SPI（Serial. 語音功能播報溫度值。紅外測溫打破了傳統(tǒng)的測溫模式，它響應(yīng)快、測量。精度高、可靠性高、范圍廣，為非接觸測量，因而不易損壞。其準(zhǔn)確快捷的測量功能、清晰易懂的數(shù)字化顯示方便人們?nèi)粘Ｉ钍褂?，語音播報功能使其更加智能化、人性化。

　　

【正文】 ，顯示采用 6位 8段數(shù)碼管動態(tài)顯示， 電路原理如圖 。 圖中三極管的主要作用是用來放大驅(qū)動電流，從而增加顯示亮度。 在連接時要注意：按鍵公共端都接 VCC，在鍵盤模塊上注意把 ROW1和 ROW2用跳線短接起來。 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的低六位控制位信號 DIG1～ DIG6， 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。 系統(tǒng)總體硬件電路圖 系統(tǒng)的總體硬件電路 圖 見附錄 二 。 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 根據(jù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的要求，我們編程時采用模塊化和結(jié)構(gòu)化編程。根據(jù)這一要求以及系統(tǒng)的功能要求，軟件結(jié)構(gòu)主要包含以下的程序模塊：主程序模塊、測溫程序模塊、播報顯示程序模塊以及 中斷程序模塊。 主程序 主程序流程圖如圖 所示：初始化紅外測溫模塊，初始化鍵盤；進入主程序循環(huán)，調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)鍵值散轉(zhuǎn)，進行相應(yīng)的處理。 測溫程序 主程序中，調(diào)用了測溫程序，其流程圖如圖 所示。程序中定義了一個返回變量，根據(jù)這個返回變量在主程序中可以根據(jù)該變量判斷是否測量到正確數(shù)據(jù)；調(diào)用啟動測溫程序啟動測溫；調(diào)用讀測量數(shù)據(jù)程序讀取測量數(shù)據(jù)；判斷第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是否為 0x4c 或 0x66，也就是判斷是否測量到目標(biāo)溫度或環(huán)境溫度，是則依次取第二個字節(jié)數(shù)據(jù)和第三個字節(jié)數(shù)據(jù)，如果 第五個字節(jié)數(shù)據(jù)為 0x0d，則在證明讀到正確數(shù)據(jù)，根據(jù)溫度計算公式計算溫度值，并給返回變量賦 0，表明已經(jīng)讀到正確的溫度值；否則直接返回。 播報顯示程序 該系統(tǒng)采用自動播報方式，播報顯示程序流程圖如圖 所示，百位顯示在第二位數(shù)碼管，十位顯示在第三位數(shù)碼管，個位顯示在第四位數(shù)碼管，小數(shù)點后第一、二分別顯示在第五、六位數(shù)碼管。 中斷服務(wù)程序 該系統(tǒng)中用到了兩個中斷，一個是 FIQ 中斷，在這個中斷里調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_S480 函數(shù)進行語音解碼播報；另一個是用到的中斷是 IRQ4_4KHz，用于刷新顯示。 FIQ 中斷服務(wù)程序流程圖和 IRQ4 中斷服務(wù)程序流程圖分別如圖 和圖 所示。 軟件結(jié)構(gòu) 因為系統(tǒng)的硬件并不復(fù)雜 ，而且集成度較高，因而很多功能都需要軟 件編程來實現(xiàn)，所以系統(tǒng)中涉及的軟件程序較多，需要很多實現(xiàn)獨立功能 的子程序。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，圖中可以看出各文件之間的調(diào)用關(guān)系。 N Y Y N Y N N Y K3 K2 K1 初始化鍵盤 掃描鍵盤取鍵值 判斷是哪個鍵按下 測量目標(biāo)溫度 測量目標(biāo)溫度 測量環(huán)境溫度 是否正確測到目標(biāo)溫度 是否正確測到目標(biāo)溫度 是否正確測到環(huán)境溫度 播報并顯示目標(biāo)溫 度 播報并顯示目標(biāo)溫度 播報并顯示環(huán)境溫度 測量環(huán)境溫度 是否正確測到環(huán)境溫度 播報并顯示環(huán)境溫度 初始化測溫模塊 開始 圖 主程序流程圖 各函數(shù)及其功能如下： 文件里包含了 TN_IR_GetData 函數(shù)合一個延時函數(shù)，TN_IR_GetData 函數(shù)的功能是讀取測量結(jié)果并計算溫度值。 這是一個用戶端函數(shù)，直接調(diào)用 TN_IR_GetData 函數(shù)就可以得到測量數(shù)據(jù)。 文件是底層驅(qū)動文件，包含了紅外模塊初始化函數(shù)N Y N Y 開始 定義返回變量，并賦一個不為 0 的數(shù) 啟動測溫 讀取測量數(shù)據(jù) 讀到第一個字節(jié)數(shù)據(jù)為 0x4c或 0x66？ 取第二個字節(jié)數(shù)據(jù) 取第三個字節(jié)數(shù)據(jù) 讀到第五個字節(jié)數(shù)據(jù)為 0x0d？ 計算溫度值 返回變量賦 0 延時 關(guān)閉測量 返回 圖 測溫程序流程圖 TN_InitalIO、紅外模塊啟動函數(shù) TN_IRACK_EN 和讀測量數(shù)據(jù)函數(shù)TN_ReadData；其中 TN_InitalIO 函數(shù)主要進行控制口初始化， TN_IRACK _EN 函數(shù)用來啟動測溫， TN_ReadData 函數(shù)用來讀取測量數(shù)據(jù)。 文 件 里 包 含 PlaySnd_Auto 自 動 播 放 語 音 函 數(shù) 和F_TempplayAndShow 溫度值顯示播報函數(shù)，在主函數(shù)里直接調(diào)用N Y N Y N Y N Y 開始 計算溫度值的百位、十位、個位，小數(shù)點后第一位和第二位 數(shù)據(jù) 溫度值為 0？ 百位數(shù)為 0？ 顯示百位數(shù) 播報百位數(shù) 播報“百” 十位數(shù)據(jù)為 0？ 顯示十位數(shù) 播報十位數(shù) 播報“十” 顯示個位數(shù)據(jù) 個位數(shù)據(jù)為0？ 播報個位數(shù) 播報“點” 顯示小數(shù)點后第一位數(shù)據(jù) 播報小數(shù)點后第一位數(shù)據(jù) 顯示小數(shù)點后第二位數(shù)據(jù) 播報小數(shù)點后第二位數(shù)據(jù) 播報“攝氏度” 返回 圖 播報顯示程序流程圖 F_TempplayAndShow 就可以播放并且顯示已經(jīng)計算好的溫度值。 是一個鍵盤底層驅(qū)動文件，包含鍵盤控制端口初始化函數(shù)Key_Init 和鍵盤掃描函數(shù) KeyScan 函數(shù)。 是數(shù)碼管底層驅(qū)動文件，包含數(shù)碼管控制端口初始化函數(shù)DIG_Init，設(shè)置數(shù)碼管的某一位的顯示內(nèi)容函數(shù) DIG_Set，設(shè)置所有數(shù)碼管的顯示內(nèi)容函數(shù) DIG_SetAll，獲取某一位數(shù)碼管的顯示內(nèi)容函數(shù)DIG_Get，獲取所有數(shù)碼管顯示 內(nèi)容函數(shù) DIG_GetAll，數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_Drive，停止數(shù)碼管顯示函數(shù) DIG_Off 和恢復(fù)數(shù)碼管顯示函數(shù) DIG_On。 文件里定義了各個中斷函數(shù)，其中在 _FIQ 中斷服務(wù)函數(shù)里調(diào) N Y N Y 寄存器入棧 是 FIQ_TMA中斷？ 是FIQ_TMB中斷？ 調(diào)用 F_FIQ_ Service_SCAM_S480 函數(shù) 消 FIQ_TMA 中斷標(biāo)志 消 FIQ_TMB中斷標(biāo)志 消 FIQ_fosc/1024 中斷 標(biāo)志 寄存器出棧 中斷返回 圖 FIQ 中斷服務(wù)程序流程圖 用 F_FIQ_Service_SACM_S480 函數(shù)播放語音，在 _IRQ4 的 4KHz 中N Y N Y 寄存器入棧 是IRQ_4KHz中斷？ 是IRQ_2KHz中斷？ 消 FIQ_fosc/1024 中斷標(biāo)志 寄存器出棧 中斷返回 調(diào)用顯示子程序 消 IRQ_4KHz 中斷標(biāo)志 消 IRQ_2KHz 中斷標(biāo)志 圖 IRQ4 中斷服務(wù)程序流程圖 圖 軟件結(jié)構(gòu)圖 斷里調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù) DIG_Drive 實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)刷新顯示。 文件里包含了 main()一個函數(shù)，函數(shù)調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)返回的鍵值，調(diào)用 TN_IR_GetData 得到測量數(shù)據(jù)，計算成溫度值后進行播放并顯示。 6 抗干擾技術(shù) 單片機抗干擾技術(shù)概述 單片機 廣泛應(yīng) 用于各種儀器儀表中，構(gòu)成智能儀器，從而使儀器儀表的性能得到極大改善，但是 單片機抗干擾 措施不解決 ,其它工作也是白費勁。 要解決 單片機抗干擾 措施 ,必須先找出干擾源 ,然后采用單片機軟、硬件技術(shù)來解決。 干擾的來源和后果 干擾是以脈沖的形式進入單片機系統(tǒng)，其主要的渠道有三條，即空間干擾，供電系統(tǒng)干擾，過程通道干擾?？臻g干擾多發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場附近，并通過靜電感應(yīng)，電磁感應(yīng)等方式侵入系統(tǒng)內(nèi)部；供電系統(tǒng)干擾以電源的 噪聲干擾引起的；過程通道干擾是干擾通過前向通道和后向通道進入系統(tǒng)。 干擾源主要來自外部電源、內(nèi)部電源、印制板自身干擾、空中、周圍電磁場干擾、外部干擾通過 I/O 口輸入等。 干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)。系統(tǒng)接地裝置不可靠，也是產(chǎn)生干擾的重要原因；各類傳感器，輸入輸出線路的絕緣損壞均有可能引入干擾。干擾產(chǎn)生的后果： 1. 數(shù)據(jù)采集誤差的加大 當(dāng)干擾侵入單片機系統(tǒng)的前向通道疊加在信號上，會使數(shù)據(jù)采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓信號輸入時，此現(xiàn)象會更加嚴(yán)重。 2. 程序運行失常 (1) 控制狀態(tài)失靈 在單片機系統(tǒng)中，由于干擾的加入使輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導(dǎo)致控制失常。 (2) 死機 在單片機系統(tǒng)受強干擾后，造成程序計數(shù)器 PC 值的改變，破壞程序正常運行。 3. 系統(tǒng)被控對象誤操作 (1) 單片機內(nèi)部程序指針錯亂，指向了其它地方，運行了錯誤的程序； (2) RAM 中的某些數(shù)據(jù)被沖亂或者特殊寄存器的值被改變，使程序計算出錯誤的結(jié)果。 (3) 中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進行錯誤的中斷處理。 4. 被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定 鎖存電路與被控對象間的 線路 (包括驅(qū)動電路 )受干擾，從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。 5. 定時不準(zhǔn) (1) 單片機內(nèi)部程序指針錯亂，使中斷程序運行超出定時時間； (2) RAM 中計時數(shù)據(jù)被沖亂，使程序計算出錯誤的結(jié)果。 6. 數(shù)據(jù)發(fā)生變化 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，由于外部 RAM 是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM 中數(shù)據(jù)有可能發(fā)生改變，雖然 ROM 能避免干擾破壞，但單片機片內(nèi) RAM 以及片內(nèi)各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至 EEROM 中的數(shù)據(jù)也可能誤讀寫，使程序計算出錯誤的結(jié)果。 針對上述干擾源，我們可以 從硬件和軟件上采取措施來減少干擾 。 硬件抗干擾 技術(shù) 1. 供電系統(tǒng) (1) 防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。 (2) 采用開關(guān)電源并提供足夠的功率余量，主機部分使用單獨的穩(wěn)壓電路，必要時輸入，輸出供電分別采用 DCDC 模塊隔離，以避免各個部分相互干擾。 2. 注意印制電路板的布線與工藝 (1) 盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。 (2) 印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。 (3) 元件面和焊接面應(yīng)采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導(dǎo)線平行段過長；加大信號線間距。高頻電路互聯(lián)導(dǎo)線盡量短，使用 45176?；蛘邎A弧折線布線，不要使用 90176。折線，以減小高頻信號的發(fā)射。 (4) 印制電路板要按單點接電、單點心接地的原則送電。三個區(qū)域的電源線、地線分三路引出。地線、電源線要盡量粗，噪聲元件與非噪聲元件要盡量離遠(yuǎn)一些。時鐘振蕩電路 、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近于零。 (5) 使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時鐘，時鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地，時鐘線盡量短，時鐘線要遠(yuǎn)離 I/O 線，在石英晶體振蕩器下面要加大接地的面積而不應(yīng)該走其它信號線。 (6) I/O 驅(qū)動器件、功率放大器件盡量靠近印制板的邊、靠近引出接插件。重要的信號線盡量短并要盡量粗，并在兩側(cè)加上保護地。將信號通過扁平電纜引出時，要使用地線 — 信號 — 地線相間的結(jié)構(gòu)。 (7) 原則上每個 IC 元件要加一個 — 去耦電容，布線時去耦電容應(yīng)盡量靠近 IC 的電源腳和接地腳。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。 (8) 閑置不用的 IC 管腳不要懸空以避免干擾引入。不用的運算放大器正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出。單片機不用的 I/O 口定義成輸出。單片機上有一個以上電源、接地端，每個都要接上，不要懸空。 3. 輸入輸出干擾的抑制 (1) 輸入、輸出信號加光電耦合器隔離，可以將主機部分和前向、后向通道及其它部分切斷電路的聯(lián)系，可有效的防止干擾進入主機系統(tǒng)。 (2) 雙絞線傳輸和終端阻抗匹配 在數(shù)字信號的長線傳輸時利用雙絞線，可對噪聲干擾有較好的抑制效果?？膳c光電耦合器聯(lián)合使用或者使用平衡輸入接收器和輸出的驅(qū)動器。在發(fā)送和接收信號端必須有末端電阻，雙絞線應(yīng)該阻抗匹配。 4. 屏蔽 對容易產(chǎn)生干擾和被干擾的部件使用金屬盒進行屏蔽以使干擾電磁波短路接地。 5. 提高器件的驅(qū)動能力 一般 1 個 TTL 可推動 8 個 TTL 或 10 多個 CMOS，而一個 CMOS 可推動 12 個 TTL 或 20 多個 CMOS。如果輸出負(fù)載過重，會降低輸出電平，使電平處于或低于被驅(qū)動器件的輸入門 檻電平，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。 6. 提高元器件的可