《畢業(yè)論文 語音測(cè)濕儀設(shè)計(jì)》

PAGE23PAGEI摘要:濕度測(cè)量在我們的生活及生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色,適當(dāng)?shù)臐穸炔坏茏屓藗兊纳罡邮孢m,也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的重要保障,而良好的濕度測(cè)量?jī)x器則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段。本文介紹了以凌陽16位單片機(jī)SPCE061A為控制中心,配合LCD501液晶模組及HS1101電容式濕度傳感器,通過SPCE061A的Feedback功能構(gòu)成RC反饋振蕩電路,利用一個(gè)按鍵來啟動(dòng)濕度測(cè)量和語音播放。由于電容不能直接和SPCE061A的I/O口連接進(jìn)行測(cè)量，所以需要一個(gè)電路模塊，與SPCE061A的Feedback接口IOB2、IOB4、IOB3、IOB5連接實(shí)現(xiàn)從電容到頻率的轉(zhuǎn)換，完成濕度傳感器從電容到頻率的轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)了濕度的測(cè)量。且當(dāng)濕度值高于或低于設(shè)定值時(shí)有提示功能,利用按鍵可控制濕度值的播放及若干濕度值的存儲(chǔ)。該設(shè)計(jì)具有硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高、發(fā)音時(shí)間快、受環(huán)境影響小、容易讀取、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：SPCE061A

傳感器

濕度

HS1101

FeedbackAbstract：Humiditymeasurementinourlifeandproductionplaysamoreandmoreimportantrole,appropriatehumiditycannotonlyletpeople'slifemorecomfortable,butalsoanimportantguaranteeofproducingqualityproductsandgoodhumiditymeasuringinstrumentisthemeanstoachievingthisgoal.ThispaperintroducesthesunplusSPCE061Awith16-bitsinglechipforcontrolcenter,withLCD501LCDmoduleandHS1101capacitivemoisturesensor,throughtheSPCE061AFeedbackfunctionconstituteRCFeedbackoscillatingcircuit,completehumiditysensorstofrequencyconversionfromcapacitance,thusfulfillingthehumiditymeasurement.Andwhenhumidityvalueaboveorbelowthesetting,usingthekeyshavepromptfunctionscanbecontrolledhumidityvalueplayandcertainhumidityvalueofstorage.Thisdesignhasthehardwarecircuitwasrelativelysimple,smallsize,highreliability,pronunciationtimequick,environmentalinfluencesaresmallandeasytoread,cheapprice,etcKeywords:HS1101SPCE061AsensorhumidityFeedback 目錄1緒論 11.1課題背景及意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 21.3本課題的研究?jī)?nèi)容和方法………………….…31.3.1研究?jī)?nèi)容1.3.2設(shè)計(jì)方法2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 52.1濕度及其測(cè)量方法…………52.1.1、濕度定義2.1.2、濕度測(cè)量方法2.1.3、電子式濕度傳感器的特點(diǎn)2.2HS1101簡(jiǎn)介……………82.2.基本參數(shù)……………………82.2.2、特性曲線……………………92.2.3.電容式濕度傳感器HS1101電路模塊2.3SPCE061A芯片簡(jiǎn)介 112.4

SPCE061A最小系統(tǒng) 122.5SPLC501液晶顯示模組2.5.1主要功能與基本參數(shù)2.5.2SPLC501驅(qū)動(dòng)控制器芯片2.5.3字模提取工具DMTool2.5.4SPLC501液晶顯示模組電路原理圖2.7系統(tǒng)總電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 133.1主程序流程 133.2按鍵掃描模塊 143.3濕度測(cè)量程序流程 153.4液晶顯示模塊 163.5語音播放任意整數(shù)數(shù)據(jù)程序 173.6中斷服務(wù)程序流程圖 184結(jié)語 20參考文獻(xiàn) 21致謝 221緒論在日常生活及科學(xué)研究中,常需要對(duì)環(huán)境溫濕度等進(jìn)行測(cè)量及控制,在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中,因?yàn)闈穸韧芷渌蛩?如大氣壓強(qiáng)、溫度等)的影響是較難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。隨著科技的發(fā)展和對(duì)濕度認(rèn)識(shí)的不斷深入,濕度的測(cè)量技術(shù)和測(cè)量方法取得了飛速的發(fā)展,電子式濕度傳感器及濕度測(cè)量技術(shù)也隨之興起,并取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。電容式相對(duì)濕度傳感器是氣候、過程濕度檢測(cè)的主流、并能檢測(cè)全濕度范圍,具有較好的溫度特性,經(jīng)常不用溫度補(bǔ)償就能測(cè)量較寬溫度范圍相對(duì)濕度。本系統(tǒng)就是利用電容式濕度傳感器配合凌陽單片機(jī)實(shí)現(xiàn)具有語音功能人性化的測(cè)濕儀。1.1課題背景及意義濕度有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等多種表示方式。絕對(duì)濕度是單位體積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量。一般用1立方米空氣中所含水蒸氣的克數(shù)來表示。對(duì)于干燥過程的控制熱平衡的調(diào)整等，都必須了解絕對(duì)濕度。相對(duì)濕度為空氣中實(shí)際所含水蒸氣的密度與同溫度下飽和水蒸氣的百分比。它是一個(gè)無量綱的數(shù)?？諝庠谝欢囟葧r(shí)只能吸收一定的水汽，空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度叫露點(diǎn)溫度。濕度的測(cè)量具有一定的復(fù)雜性，人們熟知的毛發(fā)濕度計(jì)、干濕球濕度計(jì)等已不能滿足現(xiàn)代要求的實(shí)際需要，為此，人們研制了各種濕度傳感器。濕度按其測(cè)量的原理，一般可分為電容型、電阻型、離子敏型、光強(qiáng)型、聲表面波型等。濕潤(rùn)的空氣才能保持生機(jī)盎然。為防止家具、木質(zhì)裝修、書籍或樂器老化、變形甚至干裂的情況發(fā)生，儲(chǔ)存以上物品時(shí)室內(nèi)濕度應(yīng)保持在45%~55%RH之間，而冬季北方家庭室內(nèi)濕度僅為10%~15%RH，干燥使我們可能帶上2000~7000伏的高壓靜電，由于家用和辦公電器的普及，靜電更是無處不在。嚴(yán)重的靜電會(huì)使人心情煩躁、頭暈胸悶、鼻喉不適。只有有效的檢測(cè)空氣濕度后才能運(yùn)用相應(yīng)的方法調(diào)節(jié)空氣濕度、有效消除靜電、創(chuàng)造森林、海濱般清新的空氣?？梢娍諝鉂穸鹊臋z測(cè)對(duì)于我們身心健康和工作學(xué)習(xí)的重要性。濕度監(jiān)測(cè)在人們現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛，在發(fā)電廠、紡織、食品、醫(yī)藥、建筑、倉庫、農(nóng)業(yè)大棚等眾多的應(yīng)用場(chǎng)所，對(duì)濕度的要求非常嚴(yán)格，因此能否有效的對(duì)這些領(lǐng)域的濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制是一個(gè)必須解決的重要前提。語音濕度計(jì)系統(tǒng)是一個(gè)典型的單片機(jī)系統(tǒng)，了解其工作原理及其信號(hào)處理流程有利于研究更加復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，以便將其更加廣泛的應(yīng)用。利用SPCE061A的Feedback功能給這種測(cè)量提供了很大的方便，利用固定電阻和電容式濕度傳感器形成RC振蕩電路，接在Feedback的輸入和輸出端，這樣通過測(cè)量頻率，很容易就能得到電容式濕度傳感器的電容，根據(jù)標(biāo)定值就可以得到測(cè)量濕度。該設(shè)計(jì)具有硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單、體積小、可靠性高、發(fā)音時(shí)間快、受環(huán)境影響小、容易讀取、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀濕度測(cè)量在我們的生活及生產(chǎn)中扮演著越來越重要的角色,適當(dāng)?shù)臐穸炔坏茏屓藗兊纳罡邮孢m,也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的重要保障,而良好的濕度測(cè)量?jī)x器則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的手段。在分析濕度測(cè)量?jī)x器的市場(chǎng)需求、未來發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí),我們要清醒地認(rèn)識(shí)到,國內(nèi)濕度測(cè)量?jī)x器產(chǎn)業(yè)還面臨著艱難的發(fā)展道路。作為濕度計(jì)的主要組成部分濕度傳感器屬于多學(xué)科交叉、技術(shù)密集的高技術(shù)產(chǎn)品，其技術(shù)水平?jīng)Q定于科學(xué)研究的水平，而我國在傳感器研究方面科研投資偏低，科研設(shè)備落后，加之我國科研和生產(chǎn)脫機(jī)的現(xiàn)象，所以影響了傳感器科研成果的轉(zhuǎn)化，造成我國傳感器產(chǎn)品綜合實(shí)力較低，阻礙了傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,進(jìn)而阻礙了濕度計(jì)的發(fā)展。高分子傳感器的研究始于1938年，由美國的達(dá)姆在金屬絲狀電極的上面涂一層聚乙烯醇和氯化鋰的混合感濕膜，而研制出的浸涂式氯化鋰濕度傳感器。此后電解質(zhì)、有極高分子、各種感濕材料組成的傳感器相繼出現(xiàn)。自從1978年芬蘭Vaisala公司成功研制了Humicap以來，高分子濕度傳感器優(yōu)異性能在國際上獲得了越來越多領(lǐng)域的承認(rèn)，特別是濕度量程寬，響應(yīng)時(shí)間短，濕滯回差小，制作簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為其他濕度傳感器激烈的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象，在氣象，紡織，集成電路，家用電器，食品加工及蔬菜保鮮等方面得到了廣泛的應(yīng)用。我國從1980年開始研制高分子濕度傳感器。隨著應(yīng)用的深入和擴(kuò)展，我國研制的高分子濕度傳感器的某些性能已經(jīng)得到了很大的提高，有的接近或趕上了國外有的廠家生產(chǎn)的濕度傳感器。敏感元件與傳統(tǒng)元件的總體趨勢(shì)是集成化、多功能化、智能化和系統(tǒng)化。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)正在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。由于濕度是比較難檢測(cè)的物理量，而且檢測(cè)濕度時(shí)濕度傳感器必須直接暴露于待測(cè)環(huán)境中，因此至今還沒制成抗污染，長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的濕度傳感器。在今后比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，開發(fā)具有抗污染和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好的濕敏傳感器仍然是一項(xiàng)重要的研究課題。1.3本課題的研究?jī)?nèi)容和方法1.3.1研究?jī)?nèi)容本課題的總體思路是：通過濕度傳感器將空氣中的濕度值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，利用凌陽單片機(jī)作為系統(tǒng)的總控模塊，凌陽單片機(jī)可以把由濕度檢測(cè)電路檢測(cè)出的電信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)利用軟件計(jì)算出濕度，再把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絃ED顯示模塊，實(shí)現(xiàn)濕度的顯示，并把濕度通過喇叭播放出來。當(dāng)濕度超出用戶設(shè)定的范圍時(shí)，本系統(tǒng)可以自動(dòng)執(zhí)行語音報(bào)警。1.3.2設(shè)計(jì)方法對(duì)于濕度測(cè)量?jī)x，除了具有一個(gè)控制器控制測(cè)量外，還需要測(cè)量器。本系統(tǒng)中采用SPCE061A作為控制器，電容式濕度傳感器HS1101作為測(cè)量器，利用一個(gè)按鍵來啟動(dòng)濕度測(cè)量和語音播放。由于電容不能直接和SPCE061A的I/O口連接進(jìn)行測(cè)量，所以需要一個(gè)電路模塊，與SPCE061A的Feedback接口IOB2、IOB4、IOB3、IOB5連接，實(shí)現(xiàn)從電容到頻率的轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖。圖1.1

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖SPCE061A單片機(jī)作為主控芯片，根據(jù)讀到的鍵值判斷是否啟動(dòng)測(cè)量，測(cè)量時(shí)負(fù)責(zé)讀取Feedback電路的工作頻率，根據(jù)頻率計(jì)算HS1101的電容和它所在環(huán)境的濕度，并把濕度通過喇叭播放出來。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1濕度及其測(cè)量方法2.1.在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為"物象狀態(tài)的量"。日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度，用RH%表示?？傃灾?，即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。2.1.從測(cè)試的輸出參量上區(qū)分，濕度測(cè)量方法主要分為以下幾類：利用物質(zhì)幾何尺寸變化的測(cè)濕法（伸縮法），干濕球法，冷凝露點(diǎn)法，氯化鋰露點(diǎn)法，電濕度測(cè)量法（電阻法、電容法），電解法（庫侖濕度計(jì)）以及其它測(cè)濕方法。這些測(cè)量方法讀者可以找相關(guān)資料進(jìn)行進(jìn)一步了解，限于篇幅，這里不再贅述。下面重點(diǎn)介紹本系統(tǒng)中用到的電濕度測(cè)量法的特點(diǎn)。2.1.3電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%-3%RH。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，電子式濕度傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命都不是很好。濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對(duì)使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對(duì)傳感器造成損壞。所以電子式濕度傳感器測(cè)濕方法更適合于在潔凈及常溫的場(chǎng)合使用。電子式濕度傳感器主要有電容式和電阻式兩種。電容式濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)在于響應(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定，國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達(dá)到上述性能的產(chǎn)品多為國外名牌，價(jià)格都較昂貴。市場(chǎng)上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品，往往達(dá)不到上述水平，線性度、一致性和重復(fù)性都不甚理想，30%RH以下，80%RH以上感濕段變形嚴(yán)重。有些產(chǎn)品采用單片機(jī)補(bǔ)償修正，使?jié)穸瘸霈F(xiàn)“階躍”性的跳躍，使精度降低，出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點(diǎn)。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件，長(zhǎng)期穩(wěn)定性都不理想，多數(shù)長(zhǎng)期使用漂移嚴(yán)重，濕敏電容容值變化為pF級(jí)，1%RH的變化不足0.5pF，容值的漂移改變往往引起幾十%RH的誤差，大多數(shù)電容式濕敏元件不具備40℃本系統(tǒng)中我們使用電容式濕度傳感器HS1101，這種傳感器比較常見，適用于一些對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。2.2HS1101簡(jiǎn)介2.2.如圖2.1。如果沒有特別標(biāo)注，默認(rèn)下圖的測(cè)量溫度Tα=25℃圖2.1

HS1101參數(shù)圖2.2.如圖2.2。測(cè)量溫度Tα=25℃圖2.2

HS1101特性曲線2.2.3.由于濕度傳感器HS1101是電容式的，所以要想辦法測(cè)量得到它的電容，利用單片機(jī)沒有辦法直接讀到，但是利用SPCE061A的Feedback功能可以測(cè)得HS1101所在RC電路的工作頻率，這樣就可以計(jì)算得到它的電容。為了減小誤差，利用一個(gè)固定電容和一個(gè)電阻構(gòu)成另一個(gè)Feedback電路，作為濕度傳感器HS1101的基準(zhǔn)。如圖2.3。根據(jù)圖2.1中的參數(shù)，為了使?jié)穸葌鞲衅鱄S1101的工作頻率盡量接近10KHz，選擇一個(gè)620KΩ的電阻和HS1101形成Feedback1；390pF的電容作為基準(zhǔn)，和另外一個(gè)620KΩ電阻形成Feedback2。圖2.3電容式濕度傳感器電路模塊電路2.3SPCE061A芯片簡(jiǎn)介

隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（DSP，DigitalSignalProcessing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的’nSP(TM)（MicrocontrollerandSignalProcessor）16位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱’nSP(TM)）。圍繞’nSP(TM)所形成的16位’nSP(TM)系列單片機(jī)（以下簡(jiǎn)稱’nSP(TM)家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以’nSP(TM)內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設(shè)接口部件nSP(TM)內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場(chǎng)合。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本’nSP(TM)家族有以下特點(diǎn):體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展’nSP(TM)家族把各功能部件模塊化地集成在一個(gè)芯片里，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了其可靠性和抗干擾能力。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴(kuò)展，以適應(yīng)不同用戶的需求。具有較強(qiáng)的中斷處理能力’nSP(TM)家族的中斷系統(tǒng)支持10個(gè)中斷向量及10余個(gè)中斷源，適合實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域。高性能價(jià)格比’nSP(TM)家族片內(nèi)帶有高尋址能力的ROM、靜態(tài)RAM和多功能的I/O口。另外，’nSP(TM)的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的16位16位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了DSP功能，使得’nSP(TM)家族運(yùn)用在復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利，又比專用的DSP芯片廉價(jià)。功能強(qiáng)、效率高的指令系統(tǒng)’nSP(TM)指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對(duì)高級(jí)語言的支持,這可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。低功耗、低電壓’nSP(TM)家族采用CMOS制造工藝，同時(shí)增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式，極大地降低了其功耗。另外，’nSP(TM)家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時(shí)正常工作，且能用電池供電。這對(duì)于其在野外作業(yè)等領(lǐng)域中的應(yīng)用具有特殊的意義。SPCE061A是繼’nSP(TM)系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使’nSP(TM)能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。因此，與SPCE500A相比，以’nSP(TM)為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識(shí)別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的選擇。性能:16位µ’nSP&8482;微處理器；工作電壓(CPU)VDD為2.4~3.6V(I/O)VDDH為2.4~5.5VCPU時(shí)鐘：0.32MHz~49.152MHz；內(nèi)置2K字SRAM；內(nèi)置32KFLASH：可編程音頻處理；晶體振蕩器;系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2µA@3.6V；2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；2個(gè)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(gè)中斷源可來自定時(shí)器A/B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒；具備觸鍵喚醒的功能；使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘；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(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能；具備串行設(shè)備接口；具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能；內(nèi)置在線仿真電路ICE（In-CircuitEmulator）接口；具有保密能力；具有WatchDog功能。SPCE061A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.4所示。圖2.4

SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.4

SPCE061A最小系統(tǒng)本方案使用SPCE061A精簡(jiǎn)開發(fā)板（61板）作為單片機(jī)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(fù)位電路（RESET）、指示燈（LED）等，如圖2.5所示。圖2.5

SPCE061A最小系統(tǒng)2.5SPLC501液晶顯示模組SPLC501液晶顯示模組主要有以下幾個(gè)主要部件：1.液晶顯示器（帶驅(qū)動(dòng)、控制器的液晶面板）；2.復(fù)位按鍵；3.電源指示燈；4.模組接口及跳線；注：電源指示燈和背光跳線的位置由于產(chǎn)品批次的不同可能與上面框圖所示位置不同。SPLC501液晶顯示模組采用GPG12063YS3LCD模塊，此模塊內(nèi)嵌SPLC501A芯片，采用先進(jìn)的COG技術(shù)，將芯片嵌在LCD玻璃上，其系統(tǒng)框圖如圖2.6所示：圖2.6液晶顯示器系統(tǒng)框圖2.5.1主要功能與基本參數(shù)SPLC501液晶顯示模組為128×64點(diǎn)陣，面板采用STN（SuperTwistedNematic）超扭曲向列技術(shù)制成并且由128Segment和64Common組成。模組上的液晶顯示器采用凌陽科技的SPLC501芯片作為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)和控制器，為128×64點(diǎn)陣圖形液晶顯示器。實(shí)物如圖2.7所示：圖2.7SPLC501液晶顯示模組實(shí)物圖其基本參數(shù)為：顯示模式：黃色模式STN液晶顯示格式：128×64點(diǎn)陣圖形液晶顯示輸入數(shù)據(jù)：兼容68/80系列MPU數(shù)據(jù)輸入背光：黃綠色LED模塊尺寸：72.8（長(zhǎng)）×73.6（寬）×9.5（高）mm視屏尺寸：58.84（寬）×35.79(長(zhǎng))mm像素尺寸：0.46（寬）×0.56（長(zhǎng)）mm點(diǎn)大?。?.42（寬）×0.51（長(zhǎng)）mm特點(diǎn)：接口簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便，功耗低，且可以完成較多液晶特效功能。該液晶模組可以顯示字符、漢字、圖形等，且灰度編程可調(diào)。2.5.2SPLC501驅(qū)動(dòng)控制器芯片SPLC501液晶顯示模組采用的驅(qū)動(dòng)控制芯片為凌陽科技的SPLC501A芯片，SPLC501A為液晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器，集行、列驅(qū)動(dòng)器和控制器于一體，廣泛應(yīng)用于小規(guī)模液晶顯示模塊。SPLC501A單芯片液晶驅(qū)動(dòng)，可以直接與其他微控制器接口總線相連。微控制器可以將顯示數(shù)據(jù)通過8位數(shù)據(jù)總線或者串行接口寫到SPLC501A的顯存中。SPLC501A芯片的特點(diǎn)：內(nèi)置8580位顯示RAM，RAM中的一位數(shù)據(jù)控制液晶屏上的一個(gè)像素點(diǎn)的亮、暗狀態(tài)?！?”亮“0”暗；具有65行驅(qū)動(dòng)輸出和132列驅(qū)動(dòng)輸出（模組中的液晶顯示面板僅為64行、128列）；可以直接與80系列和68系列微處理器相連；內(nèi)置晶振電路，也可以外接晶振；工作溫度范圍為-40攝氏度～+85攝氏度。2.5.3字模提取工具DMTool如圖2.8所示，利用液晶顯示漢字或字母時(shí)，只需要用該DMTool字模提取工具將漢字或字母輸入，該工具可生成對(duì)應(yīng)該漢字或字母的.c文件和.h文件。DM（DotMatrix）Tool工具是BMP圖像和字符編輯、字模數(shù)據(jù)生成工具。DMTool工具的主要功能如下：字符（漢字、ASCII碼）導(dǎo)入；字符（漢字、ASCII碼）編輯；單色BMP圖像（小于或等于240×240點(diǎn)）導(dǎo)入；單色BMP圖像編輯；圖像、字符和字模數(shù)據(jù)生成（單個(gè)字點(diǎn)陣支持16×16和12×12兩種）；字模數(shù)據(jù)文件導(dǎo)出。圖2.8字模提取工具2.5圖2.9SPLC501液晶顯示模組電路原理圖SPLC501液晶顯示模組中，接口引腳：“+”、“V3”分別為電源輸入端和高電平引針（供時(shí)序選擇跳線用），而“-”、“GND”CS1：片選，低有效RES：復(fù)位腳AO：數(shù)據(jù)命令選擇腳R/W：對(duì)于6800系列MPU的讀寫信號(hào)（R/W）對(duì)于8080系列MPU的寫信號(hào)（W/R）EP：對(duì)于6800系列MPU的時(shí)鐘信號(hào)使能腳對(duì)于8080系列MPU的讀信號(hào)（RD）DB0-DB7：8位數(shù)據(jù)總線VR：端口輸出電壓C86：C86=’H’選擇6800MPU系列C86=’L’選擇8080MPU系列PS：串、并行時(shí)序選擇2.6凌陽語音處理模組凌陽音頻壓縮算法根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種：SACM-A2000：壓縮比為8:1，8:1.25，8:1.5SACM-S480：壓縮比為80:3，80:4.5SACM-S240：壓縮比為80:1.5按音質(zhì)排序：A2000>S480>S240，利用CompressTool工具可單個(gè)或批量對(duì)wav文件進(jìn)行不同形式壓縮。凌陽SPCE061A具有DSP功能，有很強(qiáng)大的信息處理能力，最高時(shí)鐘可達(dá)到49M，具備運(yùn)算速度高的優(yōu)勢(shì)等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識(shí)提供了條件。另外SPCE061A單片機(jī)具有32k閃存，事先把所需要的語音信號(hào)用凌陽CompressTool工具錄制好，本系統(tǒng)共包括十多個(gè)語音資源，整個(gè)語音信號(hào)經(jīng)凌陽SACM＿S480壓縮算法壓縮只占用較少的存儲(chǔ)空間，對(duì)凌陽SPCE061A單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)來說綽綽有余。凌陽SPCE061A單片機(jī)自帶雙通道DAC音頻輸出，DAC1、DAC2轉(zhuǎn)換輸出的模擬電流信號(hào)分別通過AUD1和AUD2管腳輸出，DAC輸出為電流型輸出，經(jīng)SPY003音頻放大，即可驅(qū)動(dòng)喇叭放音，放大電路如圖2.6（只列出了DAC1、DAC2類似）。在DAC1、DAC2后面接儀的簡(jiǎn)單的音頻放大電路和喇叭就能實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)功能，這為單片機(jī)的音頻設(shè)計(jì)提供了極大方便，音頻的具體功能主要通過程序來實(shí)現(xiàn)。圖2.10音頻放大電路電路中的SPY003放大倍數(shù)被固定為20倍。音量的大小可以通過電位器調(diào)整。SPY003也是凌陽公司的產(chǎn)品。和LM386相比，SPY003還是比較有優(yōu)勢(shì)的，比如LM386工作電壓需在4V以上，SPY003僅需2.4V即可工作（兩節(jié)電池即可工作）；LM386輸出功率199mw以下，SPY003約700mw。2.7系統(tǒng)總電路圖圖2.113系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本方案的軟件系統(tǒng)包括下面模塊：按鍵掃描：掃描按鍵，判斷是否有鍵按下，在Key.c文件中實(shí)現(xiàn)；濕度測(cè)量：端口初始化，測(cè)量濕度并返回濕度值，在Hum_Measure.c文件中實(shí)現(xiàn)；語音播放任意數(shù)字：播放任意的整數(shù)，本系統(tǒng)中用來播放濕度值，在PlayVoice.c文件中實(shí)現(xiàn)；中斷服務(wù)：語音播放中斷服務(wù)程序和IRQ2中斷讀計(jì)數(shù)值程序，在isr.asm文件中定義。3.1主程序流程主程序流程如圖3.1。調(diào)用按鍵掃描程序讀取鍵值，如果是KEY1鍵按下則啟動(dòng)測(cè)量，調(diào)用濕度測(cè)量函數(shù)測(cè)量濕度，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)播放；如果不是KEY1鍵按下，返回繼續(xù)掃描按鍵。注意：在每次測(cè)量前都會(huì)關(guān)斷快速中斷FIQ，這是因?yàn)樵跍y(cè)量過程中用到了定時(shí)/計(jì)數(shù)器TimerA，而在語音播放時(shí)打開了FIQ中斷，所以在測(cè)量前需先關(guān)閉，以免在測(cè)量過程中CPU一直相應(yīng)FIQ中斷，造成不必要的麻煩。圖3.1

主程序流程圖3.2按鍵掃描模塊本系統(tǒng)中只用到了一個(gè)按鍵--61板上的KEY1鍵，這個(gè)鍵和IOA0連接。按鍵掃描程序流程如圖3.2所示。利用延時(shí)去抖的方法，先取一次端口數(shù)據(jù)，延時(shí)一段時(shí)間，一般延時(shí)幾十ms即可，再取一次端口數(shù)據(jù)，如果二者相同，說明取到了正確的鍵值。圖3.2

按鍵掃描程序流程圖3.3濕度測(cè)量程序流程濕度測(cè)量程序流程如圖3.3。為了減少誤差，確保測(cè)量的正確性，測(cè)量四次，去掉一個(gè)最高值和一個(gè)最低值，如果中間兩個(gè)數(shù)相差不大于10，則中間兩個(gè)數(shù)的平均值就是測(cè)量的最終數(shù)據(jù)，程序中這個(gè)數(shù)據(jù)為TimerA的計(jì)數(shù)值。由于用Feedback功能測(cè)量傳感器的電容，如圖2.6。事實(shí)上利用Feedback功能直接能測(cè)到傳感器工作的頻率，根據(jù)這個(gè)頻率來才能計(jì)算傳感器的電容值。測(cè)量傳感器工作頻率的方法：利用TimeB作為定時(shí)器