【正文】 C and target range from +10 to +90 176。 176。最后，特別要感謝最后要感謝我的家人，他們一直在背后支持我的學(xué)業(yè)，給予我殷切的企盼和鼓勵(lì)，在此向家人致以最誠(chéng)摯的謝意。除了敬佩x老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。x老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)方案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。致謝經(jīng)過(guò)將近一個(gè)學(xué)期的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。與此同時(shí)，該系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)如：傳感器本身不宜迅速在兩種溫差較大的環(huán)境中測(cè)量，這樣會(huì)使測(cè)量不夠準(zhǔn)確；系統(tǒng)的軟件功能模塊還需要進(jìn)行優(yōu)化。4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，按照模塊化的設(shè)計(jì)思想，將該設(shè)計(jì)的軟件部分分為一下幾個(gè)功能模塊，即主程序部分、鍵盤掃描程序、測(cè)溫程序、播報(bào)顯示程序、中斷服務(wù)程序。2. 紅外測(cè)溫的原理，主要根據(jù)著名的斯蒂芬玻耳茲曼定律物體的溫度越高，在相同的輻射率情況下，其輻射度越高，也就是說(shuō)表面輻射出來(lái)的能量就越多，依照這一定律，隨著紅外材料制造技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展與開發(fā)應(yīng)用，紅外輻射測(cè)溫技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展，被越來(lái)越廣泛地使用。本文較完整地討論了紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、理論基礎(chǔ)及利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)溫的方法，克服了傳統(tǒng)的測(cè)溫模式弊端，且具備回應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣和可同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點(diǎn)?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。將該設(shè)計(jì)的軟件部分分為一下幾個(gè)功能模塊，即主程序部分、鍵盤掃描程序、測(cè)溫程序、播報(bào)顯示程序、中斷服務(wù)程序。在這里用IRQ4_4KHz中斷用于刷新顯示。缺點(diǎn)是占用機(jī)時(shí)長(zhǎng)，只要不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。在動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)中，微處理器或控制器應(yīng)定時(shí)地對(duì)各個(gè)顯示器進(jìn)行掃描，顯示器件分時(shí)輪流工作，每次只能使一個(gè)器件顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，仍感覺所有的器件都在同時(shí)顯示。這種顯示優(yōu)點(diǎn)是占用機(jī)時(shí)少，顯示穩(wěn)定可靠。在靜態(tài)顯示系統(tǒng)中，每位顯示器都應(yīng)有各自的鎖存器、譯碼器（若采用軟件譯碼，譯碼器可省去）與驅(qū)動(dòng)器，用以鎖存各自待顯示數(shù)字的BCD碼或反碼。NYNY開始定義返回變量，并賦一個(gè)不為0的數(shù)啟動(dòng)測(cè)溫讀取測(cè)量數(shù)據(jù)讀到第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為0x4c或0x66？取第二個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)取第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)讀到第五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為0x0d？計(jì)算溫度值返回變量賦0延時(shí)關(guān)閉測(cè)量返回圖43 測(cè)溫程序流程圖該系統(tǒng)采用自動(dòng)播報(bào)方式，播報(bào)顯示程序流程圖如圖44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(gè)位顯示在第四位數(shù)碼管，小數(shù)點(diǎn)后第一、二分別顯示在第五、六位數(shù)碼管。主程序中，調(diào)用了測(cè)溫程序，其流程圖如圖43所示。 //返回鍵值 }調(diào)用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據(jù)鍵值散轉(zhuǎn)：如果第一個(gè)鍵（K1）按下，調(diào)用測(cè)量溫度程序測(cè)量，判斷是否正確測(cè)到目標(biāo)溫度，否則繼續(xù)測(cè)量，直到測(cè)量到正確的數(shù)據(jù)；是則播放并顯示目標(biāo)溫度值。 //僅取高八位有效值 if(uiData != uiTemp) uiData = 0。 uiTemp = uiTempamp。 //僅取高八位有效值 if(uiData!=0) //非零則表示有鍵按下 { delay()。 //讀取IOB端口輸入，鍵盤接在此口高八位 uiData = uiDataamp。 unsigned int uiTemp。硬件方法是在按鍵處加去抖電容，軟件上可以用以延時(shí)程序也可以采用多次測(cè)讀的方法，多次測(cè)讀鍵值都一樣時(shí)，說(shuō)明是穩(wěn)定的鍵值。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在鍵被按下或彈起時(shí)會(huì)出現(xiàn)電壓都會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，如圖42所示。()一個(gè)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(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算成溫度值后進(jìn)行播放并顯示。，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。，在主函數(shù)里直接調(diào)用F_TempplayAndShow就可以播放并且顯示已經(jīng)計(jì)算好的溫度值。這是一個(gè)用戶端函數(shù)，直接調(diào)用TN_IR_GetData函數(shù)就可以得到測(cè)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖42所示，圖中可以看出各文件之間的調(diào)用關(guān)系。獲得溫度值后就需要將信息顯示給用戶，通過(guò)顯示及播報(bào)子程序即可實(shí)現(xiàn)，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)IOA的低8位與數(shù)碼管的段控制引腳連接，IOB口的低8位與數(shù)碼管的位控制引腳連接，這樣在軟件設(shè)計(jì)上對(duì)特殊功能寄存器的操作就相當(dāng)于對(duì)數(shù)碼管顯示的操作。當(dāng)CPU在運(yùn)行其他程序是，它就不會(huì)再響應(yīng)鍵輸入要求，因此，采用該方式編程時(shí)，應(yīng)考慮程序是否能對(duì)用戶的每次按鍵做出及時(shí)響應(yīng)。鍵盤有三種常用的工作方式：編程掃描工作方式、中斷工作方式和定時(shí)掃描工作方式。這里智能儀器中CPU對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描時(shí)，要兼顧兩方面的問題：一是要及時(shí)，以保證對(duì)用戶的每一次按鍵都能做出響應(yīng)；二是掃描不能占用過(guò)多的時(shí)間，CPU還有大量的其他任務(wù)要去處理。將特殊功能寄存器初始化，至此系統(tǒng)的初始化工作完成。主程序流程圖如圖41所示：初始化紅外測(cè)溫模塊，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)中的紅外測(cè)溫模塊與SPCE061A的接口設(shè)計(jì)將紅外測(cè)溫模塊的端口映像到SPCE061A的特殊功能寄存器中。程序中需要多次執(zhí)行的代碼，可以使用函數(shù)或子過(guò)程的形式，提高代碼的使用率，減少內(nèi)存的使用【10】。采用條件連接、循環(huán)連接、中斷/事件方式的結(jié)構(gòu)化連接方式。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求，編程時(shí)采用模塊化和結(jié)構(gòu)化編程，以主程序和子程序調(diào)用為軟件設(shè)計(jì)的主要手段，軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)反映為主程序和子程序的調(diào)用和被調(diào)用關(guān)系。然后介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)所遵循的一般原則，智能儀器的設(shè)計(jì)方法。系統(tǒng)的總體硬件電路圖見附錄。因此在使用時(shí)。因?yàn)閃atchDog的溢出復(fù)位信號(hào)WatchDog_Reset信號(hào)，如圖311所示。 正如本文開頭所講的，watchdog本質(zhì)上是一種定時(shí)器，那么普通定時(shí)器所擁有的特征它也應(yīng)該具備，是的，當(dāng)它記時(shí)超時(shí)時(shí)也會(huì)引起事件的發(fā)生，只是這個(gè) 事件除了可以是系統(tǒng)中斷外，它也可以是一個(gè)系統(tǒng)重起信號(hào)(Reset Signal)，可以這么說(shuō)，能發(fā)送系統(tǒng)重起信號(hào)的定時(shí)器我們就叫它watchdog。windows用windows的Timer，windows Timer的作用與方才所討論的定時(shí)器在功能上是相同的，只是windows Timer屬于軟件定時(shí)器,當(dāng)windows Timer記時(shí)超時(shí)則引起App向System發(fā)送一條消息從而觸發(fā)某個(gè)事件的發(fā)生。然而它與我們平常所接觸的定時(shí)器在作用上又有所不同。電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，該電源模塊為三節(jié)五號(hào)電池及電池盒組成。鍵盤電路可以控制溫度的測(cè)量，并把測(cè)得的溫度通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。由于本系統(tǒng)需要的端口高電平為 （紅外測(cè)溫模塊和LED鍵盤模塊的供電電壓都可為 ），所以圖310當(dāng)中的J5 跳線需要跳到 1 和2上。但向SPCE061A的ROM中加載程序時(shí)需要更高的電壓，所以在加載程序時(shí)，跳線連接為5V的供電狀態(tài)。IOB口高八位連接 8個(gè)按鍵的COL8~COL1，IOA口低八位控制數(shù)碼管的段信號(hào)，IOB的低八位分別控制數(shù)碼管的位信號(hào)、發(fā)光二極管的公共端和第 4 位數(shù)碼管后時(shí)鐘冒號(hào)D_DP的位信號(hào)，其中IOB的低六位控制位信號(hào)DIG1~DIG6，IOB6 控制發(fā)光二極管的公共端（本設(shè)計(jì)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(shí)鐘冒號(hào)D_DP的位信號(hào)，該信號(hào)低電平有效，配合時(shí)鐘冒號(hào)D_DP的段信號(hào)就可以點(diǎn)亮或者熄滅時(shí)鐘冒號(hào)。按鍵和顯示功能采用配套的LED鍵盤模組實(shí)現(xiàn)，其中按鍵選擇 18 獨(dú)立按鍵，顯示采用6位8段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示?！靶ｒ?yàn)和”的加運(yùn)算可用邏輯加，也可用算術(shù)加。紅外測(cè)溫模塊引出5個(gè)引腳，其中引腳V和引腳G分別接電源和地即可；引腳D接SPCE061A的IOA15，傳輸給SPCE061A測(cè)量數(shù)據(jù)；引腳C接SPCE061A的IOA14，則通過(guò)IOA14 就可以檢測(cè)到紅外測(cè)溫模塊時(shí)鐘；引腳A接SPCE061A的IOA13，這樣只要從IOA13 輸出低電平，就可以啟動(dòng)測(cè)溫。異步通信是指通信中兩個(gè)字符之間的時(shí)間間隔是不固定的，而在一個(gè)字符內(nèi)各位的時(shí)間間隔是固定的。由于發(fā)送和接收的雙方采用同一時(shí)鐘，所以在傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)還要傳送時(shí)鐘信號(hào)，以便接收方可以用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定每個(gè)信息位。所謂同步通信是指在約定的通信速率下，發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘信號(hào)頻率和相信始終保持一致（同步），這就保證了通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)具有完全一致的定時(shí)關(guān)系。紅外測(cè)溫模塊與SPCE061A采用同步串行的通信方式。計(jì)算公式為（3—1）：溫度 = Temp/16 – （3—1）其中Temp為十進(jìn)制， 而測(cè)量結(jié)果為16進(jìn)制，把它直接轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制即可。CR值為0DH表示結(jié)束碼。MSB為8 bit Data Msb，LSB為8 bit Data Lsb。紅外測(cè)溫模塊的時(shí)序圖如圖39所示，為SPI數(shù)據(jù)格式，在CLOCK的下降沿接收數(shù)據(jù)，一次溫度測(cè)量需接收5個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，這五個(gè)字節(jié)中：Item為0x4c表示測(cè)量目標(biāo)溫度，為0x66表示測(cè)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(yàn)證碼，接收正確時(shí)Sum=Item+MSB+LSB；CR為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)CR為0x0dH時(shí)表示完成一次溫度數(shù)據(jù)接收。紅外測(cè)溫模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖38所示。紅外測(cè)溫模塊采用非接觸測(cè)溫手段，解決了傳統(tǒng)測(cè)溫中需要接觸的問題，具有回應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣以及可同時(shí)測(cè)量目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度的特點(diǎn)。 控制接口設(shè)計(jì)紅外測(cè)溫模塊VDCGAVDDIOA15IOA14GNDIOA13IOA0~IOA7IOB0~IOB7IOB8~IOB15VDDa~g，dpDIG1~DIG8COL8~COL1ROW1SPCE061A鍵盤顯示模塊揚(yáng)聲器電源J3J10圖36 系統(tǒng)硬件接口設(shè)計(jì)圖888該紅外測(cè)溫系統(tǒng)主要由SPCE061A精簡(jiǎn)開發(fā)板、具有SPI接口的TN系列紅外測(cè)溫模塊、鍵盤顯示模塊以及電源和揚(yáng)聲器組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與連接圖如圖36所示。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號(hào)，dd2為時(shí)鐘冒號(hào)的段信號(hào)；G1～G4為4位數(shù)碼管的位信號(hào)，G5為時(shí)鐘冒號(hào)的位信號(hào)。段信號(hào)高有效，位信號(hào)低有效。 2. LG5621CH 共陰極2位數(shù)碼管。若IN腳輸入高電平，對(duì)應(yīng)的OUT腳接地；IN腳輸入低電平，對(duì)應(yīng)的OUT腳截止輸出。LED顯示及鍵盤模塊基本特性和主要功能如下：1. LED鍵盤模塊采用DC5V供電，；2. 擴(kuò)展了6位8段數(shù)碼管，顯示范圍為99999～999999；3. 8個(gè)發(fā)光二極管，可作為顯示狀態(tài)信息使用； 4. 8個(gè)按鍵，可以組成18鍵盤也可組成24鍵盤；5. 一個(gè)電位器，可以提供0～5V的模擬電壓信號(hào)或者0～,與模組輸入的VDD有關(guān)。整個(gè)電路我們采用凌陽(yáng)公司的LED鍵盤顯示模塊。在主芯片的OSC0、OSC1端接上晶振及諧振電容，在鎖相環(huán)壓控振蕩器的阻容輸入VCP端接上相應(yīng)的電容電阻后，即可構(gòu)成SPCE061A最小系統(tǒng)，最小系統(tǒng)主要包括SPCE061A芯片及其外圍的基本電路：晶振輸入電路（OSC）、鎖相環(huán)電路（PLL）、復(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等，這些電路都做在61板中。SPCE061A的最小系統(tǒng)如圖34所示，本系統(tǒng)以SPCE061A單片機(jī)為主控芯片。61板上有調(diào)試器接口（Probe接口）以及下載線（EZ_Probe）接口，分別可接凌陽(yáng)科技的在線調(diào)試器、簡(jiǎn)易下載線，配合unSP IDE，可方便地在板上實(shí)現(xiàn)程序的下載、在線仿真調(diào)試。是以凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A為核心的精簡(jiǎn)開發(fā)－仿真－實(shí)驗(yàn)板，是“凌陽(yáng)科技大學(xué)計(jì)劃”專為大學(xué)生、電子愛好者等進(jìn)行電子實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子制作及電子競(jìng)賽所設(shè)計(jì)的，也可作為單片機(jī)項(xiàng)目初期研發(fā)使用。本設(shè)計(jì)中主要采用了其生產(chǎn)的61板、紅外測(cè)溫模塊和鍵盤顯示模塊。系統(tǒng)的顯示方案有數(shù)碼管顯示和液晶顯示，本設(shè)計(jì)中我們采用數(shù)碼管來(lái)顯示。方案結(jié)構(gòu)如圖33所示。同樣也可以采用其它的8位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，方案結(jié)構(gòu)如圖32所示。目前市場(chǎng)上主流單片機(jī)是8位和16位的單片機(jī)，而且現(xiàn)在主要都是采用帶有閃存或其他功能的新型單片機(jī)，如8位的有美國(guó)Atmel公司的AT89C5AT89S51等，PHLIPS公司的89C51RD2等等，16位的有臺(tái)灣凌陽(yáng)科技研發(fā)的SPCE061A等，因而這里主要介紹兩種方案。 主控板設(shè)計(jì)近10余年來(lái)，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)日新月異的發(fā)展，這類8位/16位單片機(jī)的性能又有了很大的增強(qiáng)，仍然保持著智能儀器主機(jī)電路主流機(jī)型的地位。通過(guò)按鍵啟動(dòng)紅外測(cè)溫模塊，測(cè)量結(jié)束返回測(cè)量結(jié)果，待MCU運(yùn)算處理得出目標(biāo)溫度和環(huán)境溫度后將溫度對(duì)結(jié)果進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖31，系統(tǒng)由紅外測(cè)溫模塊、控制模塊、鍵盤及顯示模塊、電源組成。第二部分介紹了核心控制模塊的工作原理，為下一章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)提供依據(jù)。值得注意的是，堆棧的生長(zhǎng)方向是自頂向下的，SPCE061A系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為0x07FF,每執(zhí)行一次PUSH指令，SP指令就會(huì)減1。它主要用于子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷電的保護(hù)及返回。對(duì)應(yīng)的有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令：PUSH和POP,而且還有一個(gè)特殊的專為其服務(wù)的堆棧指針SP,每執(zhí)行一次PUSH指令，SP就自動(dòng)減1，每執(zhí)行一次POP指令，SP就自動(dòng)加1。堆棧是一個(gè)區(qū)域，用來(lái)存放因中斷或子函數(shù)調(diào)用等而需要保存的一些數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)