基于單片機的環境測量儀的設計

　1 引言

　　隨著人們生活水平的提高， 各電子產品有了突飛猛進的發展， 電子測量儀也逐漸豐富起來， 在各行各業得到了廣泛的應用。例如， 在醫學方面， 有血糖測量儀， 血壓測量儀； 在物理學方面， 有電感測量儀，頻率測量儀， 紅外測量儀等； 在環境方面， 有空氣測量儀， 噪聲測量儀等一系列電子測量儀器。而原來的模擬產品也逐步向數字化、綜合化轉化， 并且不斷走向人性化。雖然目前環境測量儀品種很多， 但大多只可液晶顯示， 并無語音播報功能。本論文介紹了一種實用的便攜式環境參數測量儀的設計， 該測量儀要求充分發揮人性化的特質， 實現光線和溫度的播報，并給出相應的溫馨提示。為完成該環境測量儀的設計要求， 本設計選擇了具有語音播報功能的以凌陽公司SPCE061A 芯片為核心的精簡61 板， 由它來配合傳感器模組， 利用程序來實現測量與播報功能。

　　2 設計思路

　　本論文介紹了一種實用的便攜式環境參數測量儀的設計， 該測量儀實現了對溫度和光照亮度的測量。本系統利用61 板作為控制板， 配合傳感器模組對周圍環境溫度和光線進行測量并對測量值進行語音播報。硬件電路由數據采集模塊、SPCE061A、數據存儲模塊、鍵盤輸入模塊等組成。單片機軟件程序主要是完成測量、運算、語音播報等功能， 采用模塊化結構設計， 利用C 語言和匯編語言編程實現。

　　該環境測試儀通過傳感器模組中光敏電阻和熱敏電阻的電壓值來測量環境的溫度和光線狀況， 這些電壓值是通過SPCE061A 的ADC 模塊進行采集的； 61 板上的按鍵Key3 主要是用來啟動光線和溫度的測量， 測量的結果都通過61 板自帶的揚聲器播放出來。圖1 為環境測量儀的設計框圖。

圖1 環境測量儀設計框圖

　　在框圖中， 各部分的作用及所采用的器件為：

　?。?） 61 板： 本設計控制部分使用的61 板是SPCE061A EMU BOARD 的簡稱， 是以凌陽16 位單片機SPCE061A 為核心的精簡開發- 仿真- 實驗板。它體積小巧， 結構較為簡單， 以SPCE061A 芯片為核心， 帶有麥克和揚聲器， 具有豐富的語音播放功能。

　　61 板上的幾個接口的作用為：

　?、佥斎? 輸出（ I/O） 接口： 61 板將SPCE061A 的32 個I/O 口全部引出：

　　IOA0 ~IOA15, IOB0 ~IOB15.對應的SPCE061A 引腳為： A 口， 41~48、53、54~60; B 口， 5~1、81~76、68~64.而且該I/O口是可編程的， 即可以設置為輸入或輸出。

　　②音頻輸入/ 輸出（ I/O） 接口： 61 板上， X1 是語音的MIC 輸入端， 自帶自動增益（ AGC） 控制， J3 是語音輸出接口， 一個2pin的插針外接喇叭， 由DAC 輸出引腳21 或22 經語音集成放大器SPY0030A放大， 然后輸出， 它可以工作在2.4~6.0V 范圍內， 最大輸出功率可達700mW[1].

　?、墼诰€調試器PROBE 和EZ_PROBE接口： J4 為PROBE 的接口， 該接口有5pin, 通過它將PROBE 與PC 機連接起來進行調試、仿真和下載程序； J11 是EZ_PROBE 的接口， 一根下載線用作程序的下載， 一端連接PC 機的25pin 并口， 另外一端接61 板的5pin EZ_PROBE 接口。

　?、茈娫唇涌冢?J10 是電源接口， 61 板的內核SPCE061A 電壓要求為3.3V, 而I/O端口的電壓可以選擇3.3V 也可以選擇5V.所以對應的引腳中15、36和7 必須為3.3V,對于I/O 端口的電壓51、52、75 可以為3.3V也可以是5V, 這兩種電平的選擇通過跳線J5 來選擇。

（2） 傳感器模組： 本設計中使用的另一重要器件---傳感器模組也是凌陽公司的產品。它可以測量溫度， 測量光線， 檢測障礙物， 還能接收來自遙控器的信號以及模擬簡易遙控器。在本次設計中， 模組工作電壓設置為： 3V~5.5V, 工作溫度設置為0℃~60℃。