畢業(yè)設計論文單片機在紅外遙控環(huán)境測量系統(tǒng)中的應用.doc

畢業(yè)設計論文單片機在紅外遙控環(huán)境測量系統(tǒng)中的應用摘 要：本文介紹了利用兩套SPCE061A精簡開發(fā)板（簡稱61板）和兩套傳感器模組設計的遙控環(huán)境測量系統(tǒng)方案：其中利用一套61板作為主控制器，配合一套傳感器模組設計遙控器發(fā)射系統(tǒng)；利用另一套61板作為主控制器，配合另一套傳感器模組設計環(huán)境測量系統(tǒng)，該環(huán)境測量系統(tǒng)可以接收來自遙控器發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的信號，同時根據接收到的信號做相應的環(huán)境測量（包括溫度測量和光線監(jiān)測）操作。該環(huán)境測量系統(tǒng)具有語音功能。 關鍵詞：SPCE061A 環(huán)境測量 溫度 光線 紅外遙控 1 引言 隨著人們生活水平的提高，各電子產品進行著突飛猛進的發(fā)展，電子測量儀也逐漸豐富起來，原來的模擬產品逐步向數字化轉化，并且不斷走向人性化。 本文中設計的環(huán)境測量系統(tǒng)充分發(fā)揮了人性化的特質，利用SPCE061A的語音功能，配合傳感器模組，可以做一個簡單的在3m內可以控制的模擬遙控器，遙控掛在墻上或者不在手邊的環(huán)境測量系統(tǒng)測量溫度或者光線，并且語音播放測量結果，該環(huán)境測量系統(tǒng)也由SPCE061A控制，配合傳感器模組設計而成。 1.1 系統(tǒng)參數 本方案系統(tǒng)由兩大模塊組成：模擬遙控器發(fā)射模塊和環(huán)境測量模塊。 其中，模擬遙控器發(fā)射模塊的參數有： 工作電壓：3V5.5V； 遙控距離：3m（工作在4.5V時）。 環(huán)境測量模塊： 工作電壓：3V5.5V； 工作溫度：060； 測量溫度：060； 溫度測量最小單位：1； 測量光線：三個等級：光線柔和、光線太強和光線太弱。 1.2 功能簡介 本方案可以實現： 模擬遙控器發(fā)射模塊三個按鍵可以控制和啟動環(huán)境測量模塊環(huán)境的測量； 環(huán)境測量模塊環(huán)境的測量包括溫度的測量和光線的檢測； 語音播放測量結果： 播放溫度值，當溫度太高時，播放溫馨提示語溫度太高，請調大空調，溫度太低時，播放溫度太低，請調小空調； 播放光線狀況，一般光線下，播放光線柔和；如果光線太暗，播放光線太弱，請注意保護眼睛；如果光線太刺眼，播放光線太強，請注意保護眼睛。 2 系統(tǒng)硬件設計 本系統(tǒng)包括遙控器發(fā)射和環(huán)境測試兩個部分。如圖2.1為遙控器發(fā)射部分系統(tǒng)框圖，發(fā)射部分采用SPCE061A作為主控制器，傳感器模組的紅外發(fā)射管發(fā)射電路作為發(fā)射裝置，通過SPCE061A精簡開發(fā)板（簡稱61板）上的按鍵控制發(fā)射。 如圖2.2為環(huán)境測量模塊的系統(tǒng)框圖，同樣采用SPCE061A作為主控制器，傳感器模組的溫度和光線測量模塊測量溫度或者光線，并通過61板配帶的揚聲器播放測量值。 圖2.1 遙控器發(fā)射部分系統(tǒng)結構框圖及連接圖 圖2.2 環(huán)境測量部分系統(tǒng)結構框圖及連接圖遙控器發(fā)射部分事實上作為環(huán)境測量部分的模擬遙控器，當遙控器發(fā)射部分的KEY1、KEY2、KEY3三個按鍵按下的時候，控制環(huán)境測量部分進行相應的測量。本方案中，當KEY1按下時，啟動溫度測量，并播放環(huán)境溫度值；當KEY2鍵按下時，啟動光線檢測，播放檢測到的光線狀況；KEY3作為保留鍵。2.1 SPCE061A芯片簡介 SPCE061A是一款基于 nSP內核的16位單片機，其芯片特性如下： 工作電壓：內核工作電壓VDD為3.03.6V(CPU)，I/O口工作電壓VDDH為VDD5.5V(I/O)； CPU時鐘：0.32MHz49.152MHz； 內置2K字SRAM和32K閃存ROM； 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))，耗電小于email=2A3.6V2A3.6V/email； 具備觸鍵喚醒的功能； 32位通用可編程輸入/輸出端口； 2個16位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值)； 7通道10位電壓模-數轉換器(ADC)和單通道聲音模-數轉換器； 2個10位DAC(數-模轉換)輸出通道； 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； 具備串行設備接口； 低電壓復位(LVR)功和低電壓監(jiān)測(LVD)功能； 內置在線仿真(ICE，In- Circuit Emulator)接口。 SPCE061A的內部結構框圖如圖2.3所示。 圖2.3 SPCE061A內部結構圖2.2 傳感器模組 請注意下面兩點，以免燒壞紅外發(fā)射接收對管： 1、傳感器模組的Tx口在不使用時請置低電平； 2、不要直接給Tx口上接高電平測試紅外發(fā)射接收電路，而應發(fā)射38KHz的調制波測試。 2.2.1 功能簡介 可以測量溫度； 可以測量光線狀況； 可以檢測障礙物； 可以接收來自遙控器的信號； 可以模擬簡易遙控器。 2.2.2 結構示意圖 圖2.4 傳感器模組結構示意圖只需要用兩條10Pin排線把圖中J1與SPCE061A 的IOB口高八位連接，J2與IOA口低八位連接即可。 2.3 硬件電路 2.3.1 SPCE061A最小系統(tǒng) 本方案使用61板作為單片機最小系統(tǒng)。61板包括SPCE061A芯片及其外圍的基本模塊，外圍模塊包括：晶振輸入模塊（OSC）、鎖相環(huán)外圍電路（PLL）、復位電路（RESET）、指示燈（LED）等，如圖2.5所示。 圖 2.5 SPCE061A最小系統(tǒng)2.3.2 61板鍵盤電路 本系統(tǒng)直接使用61板上的鍵盤，電路如圖2.6。 圖 2.6 61板鍵盤電路2.3.3 傳感器模組電路 本系統(tǒng)中無論是遙控器發(fā)射部分，還是環(huán)境測量模塊，都用到了傳感器模組。傳感器模組的電路原理圖如圖2.7，由電源模塊、紅外發(fā)射接收（發(fā)射接收對管）電路模塊、溫度及光線測量模塊、紅外接收頭模塊和接口模塊組成。 在遙控器發(fā)射部分的傳感器模組中，主要用到了紅外發(fā)射接收模塊的發(fā)射電路，模組上的Tx接61板的IOB8，+接+，-接-。 在環(huán)境測量模塊的傳感器模組中，用紅外接收頭模塊接收模擬遙控器（遙控器發(fā)射部分）發(fā)射的信號，用溫度/光線測量模塊測量溫度或者光線狀況；模組上的RS接61板的IOA7，LO接IOA1，TO接IOA0，+接+，-接-。 圖 2.7 傳感器模組電路3 系統(tǒng)軟件設計 由于本方案中用到了兩套61板，所以也有兩套各自的軟件代碼：遙控器發(fā)射部分和環(huán)境測量部分。 3.1 遙控器發(fā)射部分 遙控器發(fā)射部分包括下面程序模塊： 主程序：掃描鍵盤，根據不同的鍵值發(fā)射不同的序列； 按鍵掃描：掃描鍵盤，判斷是否有鍵按下； 遙控器發(fā)射信號：遙控器發(fā)射程序，各個鍵發(fā)送不同的序列； 中斷服務：語音播放中斷服務程序和IRQ1中斷讀計數值程序，在isr.asm文件中定義。 3.1.1 主程序 主程序流程如圖3.1：調用鍵盤掃描程序讀取鍵值，如果是KEY1鍵按下則調用KEY1發(fā)射序列程序發(fā)射序列1000 0000B；如果是KEY2鍵按下則調用KEY2發(fā)射序列程序發(fā)射序列1000 0001B；如果是KEY3鍵按下則調用KEY3發(fā)射序列程序發(fā)射序列1000 0010B。 圖 3.1 主程序流程圖3.1.2 按鍵掃描模塊 本系統(tǒng)中只用到61板上的KEY1、KEY2和KEY3鍵，這三個鍵已經分別和IOA0、IOA1、IOA2連接。鍵盤掃描程序流程圖如圖3.2所示。利用延時去抖的方法，先取一次端口數據，延時一段時間，一般延時幾十ms即可，再取一次端口數據，如果二者相同，說明取到了正確的鍵值。 圖3.2 鍵盤掃描程序流程圖3.1.3 遙控器發(fā)射信號模塊 系統(tǒng)中KEY1發(fā)射序列程序、KEY2發(fā)射序列程序、KEY3發(fā)射序列程序的流程都一樣，所不同的是發(fā)射的序列不同，發(fā)射信號程序流程如圖3.3，先發(fā)射起始位，接著發(fā)射8位數據序列，KEY1發(fā)射序列程序發(fā)射的8bit序列是1000 0000B，KEY2發(fā)射序列程序發(fā)射的8bit序列是1000 0001B，KEY3發(fā)射序列程序發(fā)射的8bit序列是1000 0010B。 圖 3.3 發(fā)射信號程序流程圖3.2 環(huán)境測量部分 環(huán)境測量部分包括以下程序模塊： 主程序：根據解碼的碼值不同，執(zhí)行溫度測量或者光線檢測； 語音播放程序：播放任意三位整數； 溫度測量程序：測量溫度，返回溫度值，詳細請參考傳感器模組的使用說明書； 光線檢測程序：測量光線狀況，返回光線狀況，詳細請參考傳感器模組的使用說明書； 遙控解碼程序：接收來自遙控器發(fā)射部分的信號，并解碼，詳細請參考傳感器模組的使用說明書。 3.2.1 主程序 主程序流程如圖3.4：接收信號，解碼；如果接收到的碼值是0x0080（1000 0000B），測量溫度值并語音播放；如果接收到的碼值是0x0081（1000 0001B），測量光線狀況并語音播放。 圖 3.4 環(huán)境測量主程序流程圖3.2.2 語音播放任意整數程序 語音播放任意三位整數程序流程如圖3.5。 圖 3.5 語音播放任意三位數流程圖4 結語 利用SPCE061A發(fā)送序列數據，配合傳感器模組發(fā)射