畢業(yè)論文__多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) 學(xué)院：信息科學(xué)工程學(xué)院 系級教學(xué)單位：電子與通信工程系 學(xué)號061304021020學(xué)生姓名付強專 業(yè)班 級06電信1班題目題目名稱多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計 （ ）；工程技術(shù)實驗研究型（ ）；理論研究型（ ）；計算機軟件型（ ）；綜合型（ ）2.管理類（ ）；3.外語類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計（ ） 2.論文（ ）題目來源科研課題（ ） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（ ） 主要內(nèi)容利用SPCE061A單片機、DS18B20實現(xiàn)多路溫度采集，要求具有下述功能： 1、4路溫度的實時采集： 2、溫度通過液晶屏顯示，分手動和自動兩種方式：自動狀態(tài)循環(huán)顯示各通道溫度，沒隔2s切換一個通道：手動方式下只顯示被選擇的通道溫度；3、可以為每一個通道設(shè)置獨立的報警溫度。 4、可以將采集的溫度值進行備份，并通過按鍵查詢?；疽?.獨立完成系統(tǒng)軟硬件設(shè)計，并搭電路驗證。2.獨立完成控制軟件的編寫、調(diào)試。3.完成系統(tǒng)調(diào)試。參考資料凌陽16位單片機原理及應(yīng)用 薛鈞義等編 北京航空航天大學(xué)出版社2003十六位單片機微處理器凌陽SPCEA061AS原理及應(yīng)用。 張培仁等編 清華大學(xué)出版社 2005周 次14 周 58周 912周 1316周 1718周應(yīng)完成的內(nèi)容收集資料熟悉課題內(nèi)容提出設(shè)計思路電路設(shè)計程序設(shè)計程序設(shè)計搭電路調(diào)試改進同前論文書寫課題總結(jié)答辯指導(dǎo)教師：李朝輝職稱：講師 2010年3月1日系級教學(xué)單位審批： 年 月 日摘要SPCE061A是一款具有語音處理功能的16位單片機。其內(nèi)核為凌陽科技自主研發(fā)的架構(gòu)內(nèi)核，最高可運行在49MHz時鐘頻率下。內(nèi)置的專用MIC接口和雙路10bit (Digital to Analog Converter) DAC使之非常適合于開發(fā)語音電子產(chǎn)品，可方便靈活地實現(xiàn)高品質(zhì)語音錄制、語音播放等功能。豐富的外設(shè)資源和良好的監(jiān)控機制使該芯片功能豐富、性能穩(wěn)定，可作為通用微控制器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、家居安防、智能家電等眾多領(lǐng)域。而數(shù)據(jù)采集則是對一個或多個信號獲取對象信息的過程。數(shù)據(jù)采集器是一種具有實驗室或現(xiàn)場進行實時數(shù)據(jù)采集、自動存儲記錄、信號預(yù)處理、即時顯示、即時狀態(tài)分析、自動傳輸?shù)裙δ艿淖詣踊O(shè)備。本文主要運用SPCE061A單片機和DS18B20數(shù)字式溫度傳感器共同設(shè)計了多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。溫度數(shù)據(jù)的采集，利用了單片機上兩個I/O口連接DS18B20的數(shù)據(jù)引腳，在顯示上，利用了12個I/O口實現(xiàn)液晶屏的動態(tài)刷新顯示。在此基礎(chǔ)上還介紹了幾個重要模組的工作原理和電路圖，以及系統(tǒng)軟件的程序設(shè)計。關(guān)鍵詞 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；溫度；SPCE061A；DS18B20AbstractSPCE061A is a voice-processing functions of the 16-bit microcontroller. Sunplus its core is the structure of self-developed core, running at 49MHz maximum clock frequency. Dedicated MIC interface and built-in dual 10bit (Digital to Analog Converter) DAC making it ideal for voice in the development of electronic products can be convenient and flexible way to achieve high quality voice recording, voice playback and other functions.Abundant resources and good peripheral control mechanism so that the chip feature rich, stable performance, can be used as general-purpose microcontrollers are widely used in industrial control, home security, smart home appliances and many other fields. The data collection is one or more signal for the process object information. Data collector is a kind of laboratory or field data acquisition in real time, automatically store records, signal preprocessing, real-time display, real-time state analysis, automatic transmission features automation equipment.In this paper, the use of SPCE061A and DS18B20 digital temperature sensor to design a multi-channel temperature data acquisition system. Temperature data collection, using a single chip for two I / O data port connection DS18B20 pin, in the display, using 12 I / O ports is dynamic refresh the LCD display. On the basis of several important modules also presented the working principle and circuit and system software programming.Keywords Data Acquisition System ;Temperature;SPCE061A;DS18B20目 錄摘要Abstract第1章 緒論11.1 課題背景11.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展11.3 國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集器現(xiàn)況31.3.1 國外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況3 1.3.2 國內(nèi)數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況3 1.3.3 數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用31.4 本論文主要研究內(nèi)容5第2章 方案概述6 2.1 設(shè)計的要求62.2 方案簡介62.2.1 方案選擇6 2.2.2 方案原理72.3 開發(fā)環(huán)境82.4 本章小結(jié)9第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計103.1 SPCE061A凌陽單片機概述103.1.1 性能特點和應(yīng)用領(lǐng)域10 3.1.2 SPCE061A的結(jié)構(gòu)113.2 溫度傳感器設(shè)計143.2.1 DS18B20溫度傳感器簡介14 3.2.2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作時序15 3.2.3 DS18B20的工作原理183.3 SPLC501液晶顯示193.4 SPR4096存儲器模組203.5 硬件電路21 3.5.1 SPCE061A最小系統(tǒng)213.5.2 61板按鍵電路233.5.3 DS18B20電路原理233.5.4 液晶顯示模組電路253.5.5 存儲器模組電路26 3.6 本章小結(jié)27第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計284.1 系統(tǒng)主程序284.2 按鍵掃描程序294.3 語音播報程序304.4 DS18B20采溫程序324.5 本章小結(jié)33結(jié)論34參考文獻35致謝36附錄137附錄241附錄345附錄446第1章 緒論1.1 課題背景隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度測量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演著一個越來越重要的角色，它對人們的生活具有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究有十分重要的意義本次設(shè)計的目的在于學(xué)習(xí)基于SPCE061A凌陽單片機的多路溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計的基本流程。本設(shè)計采用單片機作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進行數(shù)據(jù)處理，單片機控制數(shù)字溫度傳感器，把溫度信號通過單總線從數(shù)字溫度傳感器傳遞到單片機上。單片機數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信息改變報警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時將當(dāng)前溫度信息發(fā)送到液晶進行顯示。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)多路溫度信號采集與顯示，可以使用按鍵來設(shè)置溫度限定值。1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標(biāo)是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非熟練人員進行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大約在60年代后期，國外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備產(chǎn)品進入市場，此階段的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代中后期，隨著微型機的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。就使用的總線而言，實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。20世紀(jì)80年代隨著計算機的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀器儀表和采集器、通用接口總線和計算機等構(gòu)成。例如：國際標(biāo)準(zhǔn)ICE625接口總線系統(tǒng)就一個典型的代表。這類系統(tǒng)主要用于實驗室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計算機構(gòu)成，例如：STD (Standard for an 8-bit microcomputer bus system)總線系統(tǒng)是這一類的典型代表。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機箱內(nèi)，然后由一臺計算機控制。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C箱即可完成硬件平臺重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化，工業(yè)計算機、單片機和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強。20世紀(jì)90年代至今，在國際上技術(shù)先進的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS(Digital Collect System)。目前有的DAS產(chǎn)品精度已達16位，采集速度每秒達到幾十萬次以上。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個新的系統(tǒng)。該階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向高速、模塊化和即插即用方向發(fā)展，典型系統(tǒng)有VXI總線系統(tǒng)，PCI、PXI總線系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)位已達到32位總線寬度，采樣頻率可以達100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價格是阻礙它在自動化領(lǐng)域普及的一個重要因素。但是，并行總線系統(tǒng)在軍事等領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化方向發(fā)展，可靠性不斷提高。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)物理層通信，由于采用RS485、雙絞線、電力載波、無線和光纖，所以其技術(shù)得到了不斷發(fā)展和完善。其在工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。，由于目前局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一個工廠管理層局域網(wǎng)，車間層的局域網(wǎng)和底層的設(shè)備網(wǎng)已經(jīng)可以有效地連接在一起，可以有效地把多臺數(shù)據(jù)采集設(shè)備聯(lián)在一起，以實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。1.3 國內(nèi)外數(shù)據(jù)器現(xiàn)況 數(shù)據(jù)采集器是一種具有現(xiàn)場記錄、分析功能的設(shè)備或現(xiàn)場記錄、離線分析機器設(shè)備等狀態(tài)數(shù)據(jù)功能的便攜式分析儀器。它把安裝在機器設(shè)備上的震動傳感器和過程傳感器等所測得的信號作為輸入，配以各種測量分析技術(shù)以及多樣化的顯示格式所組成的一個檢測系統(tǒng)，主要應(yīng)用于對機器設(shè)備進行定期巡回狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷等多種領(lǐng)域。它能和計算機一起組成獨立的監(jiān)測診斷系統(tǒng)，是機器設(shè)備的計算機輔助診斷手段之一。1.3.1 國外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況隨著國外微電子技術(shù)、計數(shù)機技術(shù)、測控技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，目前國外數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)較初期有了很大的發(fā)展。從近來國外公司展示的新產(chǎn)品可以看出，主要的發(fā)展可以概括為功能多樣，體積減小和使用方便等三個方面。1.3.2 國內(nèi)數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況上世紀(jì)80年代末到90年代初，我國一些儀器廠已研制出了多種數(shù)據(jù)采集器，其中單通道的有SO201、SC247型，雙通道的有EG3300、YE5938型，超小型的有911、902和921型。具有采集靜態(tài)信號的有SMC-9012型，所配套的軟件包基本上包括了設(shè)備維修管理和基本頻譜分析兩大部分，能夠適應(yīng)機器設(shè)備的一般狀況監(jiān)測和故障診斷，基本已經(jīng)達到了國外數(shù)據(jù)采集器的初期水平。但是，國內(nèi)數(shù)據(jù)采集器與目前國外數(shù)據(jù)采集器相比，在技術(shù)上仍然存在著一定的差距。主要表現(xiàn)在：(1)由于受國內(nèi)振動等傳感器水平的限制，分析頻率范圍不寬，給一些低速的機器或軸承的診斷等帶來了一定的困難；(2)由于數(shù)據(jù)采集器的內(nèi)存不大，數(shù)據(jù)采集器本身的信號處理功能不強，在現(xiàn)場只能做一些簡單診斷，精密診斷需要離線到計算機上去做，現(xiàn)場精密診斷功能較弱；(3)設(shè)備的軟件水平，仍在設(shè)備維修管理和基本頻譜分析上徘徊，機器故障診斷專家系統(tǒng)還需完善，軟件人機界面有待改進。數(shù)據(jù)采集是整個工廠自動化的最前端，測試精度、速度與實現(xiàn)該功能的成本是幾個重要因素，數(shù)據(jù)采集也正朝著這幾個方向發(fā)展。高速、實時數(shù)據(jù)采集在運動控制、爆炸檢測、醫(yī)療設(shè)備（如CT、核磁共振）、快速生產(chǎn)過程（如石油化工過程）和變電站自動化等領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。這些行業(yè)中，對高速數(shù)據(jù)采集的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前實際可以實現(xiàn)的程度。用戶的需求促進了技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品的出現(xiàn)，因此，高速數(shù)據(jù)采集仍然會有長足的發(fā)展。1.3.3 數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用 根據(jù)數(shù)據(jù)采集器的使用用途不同，數(shù)據(jù)采集器大體上可分為兩類M 在線式數(shù)據(jù)采集器和便攜式數(shù)據(jù)采集器。在線式數(shù)據(jù)采集器又可分為臺式和模塊式。臺式、便攜式數(shù)據(jù)采集器大部分由交流電源供電；模塊式數(shù)據(jù)采集器大部分由直流電源供電，一般是非獨立使用的，在采集器與計算機之間由電纜聯(lián)接構(gòu)成數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，一般不脫機單獨使用。數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用涉及到眾多的領(lǐng)域，以下主要介紹數(shù)據(jù)采集器在實驗室中的應(yīng)用：由美國PASCO公司生產(chǎn)的“ 科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實驗的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：(1)傳感器：利用先進的傳感技術(shù)可實時采集物理實驗中各物理量的數(shù)據(jù)；(2)計算機接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計算機，采樣速率最高為25萬次/S；(3)軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件?！?科學(xué)工作室”數(shù)據(jù)采集器的幾種應(yīng)用方式：(1)數(shù)據(jù)采集器與計算機結(jié)合提高了實驗的測量精度，實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果的自動輸出，消除了傳統(tǒng)實驗儀中多次采樣造成的誤差；(2)在可見度小、顯示瞬間變化物理實驗中的運用；(3)在某些不易直接觀察物理變化規(guī)律實驗中的運用；(4)對于易出錯的物理概念，可以通過實驗用數(shù)據(jù)采集器去檢驗；(5)運用物理概念和規(guī)律到野外開展探究性研究活動。1.4 本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)本論文對多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了詳細(xì)的研究，主要利用SPCE061A單片機和DS18B20實現(xiàn)多路溫度采集，實現(xiàn)以下要求：2路溫度的實時采集； 溫度通過液晶屏顯示，分手動和自動兩種方式：自動狀態(tài)循環(huán)顯示各通道溫度，每隔2s切換一個通道；手動方式下只顯示被選擇的通道溫度； 可以為每一個通道設(shè)置獨立的報警溫度。本文結(jié)構(gòu)介紹如下：第1章 緒論：介紹了本論文的課題背景、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的歷史與發(fā)展、國內(nèi)外數(shù)據(jù)采集器的現(xiàn)況以及數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用，從總體上對課題的發(fā)展進行了概述。第2章 方案概述：本章首先進行方案論證，在此討論了分別選用MCS51單片機作為主控芯片和選用SPCE061A單片機作為主控芯片兩種方法設(shè)計多路溫度采集系統(tǒng)，從而突出了后者的優(yōu)勢，然后介紹了本設(shè)計系統(tǒng)的工作原理以及系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。第3章 硬件設(shè)計：本章主要是分別對SPCE061A單片機、液晶顯示模組、SPR4096模組、DS18B20溫度傳感器模組的電路原理進行了分析與研究并給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計電路。第4章 軟件設(shè)計：本章主要是對主程序、按鍵掃描程序、語音播報程序、SPLC501液晶顯示程序等進行了軟件設(shè)計，通過各個功能實現(xiàn)程序的流程圖系統(tǒng)介紹了內(nèi)部實現(xiàn)的原理。最后是本文的結(jié)論。第2章 方案概述2.1 設(shè)計的要求本方案利用SPCE061A單片機作為核心控制器，通過兩個DS18B20器件實現(xiàn)兩路溫度的實時采集和顯示，且可以設(shè)置溫度值，實現(xiàn)超溫報警功能：可以進行2路溫度的實時采集；溫度通過液晶屏顯示，分手動和自動兩種方式；自動狀態(tài)循環(huán)顯示各通道溫度，每隔2s切換一個通道；手動方式下只顯示被選擇的通道溫度；可以為每一個通道設(shè)置獨立的報警溫度。2.2 方案簡介2.2.1 方案選擇采用常規(guī)單片機如89C51實現(xiàn)，單片機軟件編程自由度大，可用編程實現(xiàn)各種控制，但89C51需要外界模數(shù)傳感器來滿足數(shù)據(jù)采樣，如果系統(tǒng)增加語音播報功能，還需要語音芯片，對外圍電路來說比較復(fù)雜，且軟件實現(xiàn)也比較麻煩。另外89C51單片機需要用仿真器來實現(xiàn)軟硬件的調(diào)試，較為繁瑣。利用51單片機進行開發(fā)，硬體開發(fā)系統(tǒng)要求很多，如仿真器、燒錄器、開發(fā)板等。軟體開發(fā)工具有富蘭克林、Keil51等。61板是SPCE061A的硬體開發(fā)系統(tǒng)，用戶只采用61板就可以進行開發(fā)，與61板配套的軟體開發(fā)工具名稱為凌陽十六位單片機集成開發(fā)環(huán)境(nSP)，SPCE061A是繼nSP系列產(chǎn)品SPCE500A等之后，凌陽科技推出的又一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器，此單片機內(nèi)置8路ADC，2路DAC，且集成開發(fā)環(huán)境中，配有很多語音播報函數(shù)，用SPCE061A實現(xiàn)語音播報極為方便。SPCE061A中包括2K字的SRAM和32K字的閃存ROM，僅占一頁存儲空間。另外，該芯片內(nèi)置在線仿真、編程接口，可以方便實現(xiàn)在線調(diào)試，這大大加快了系統(tǒng)的開發(fā)與調(diào)試。傳統(tǒng)的溫度檢測可以使用熱敏電阻作為溫度敏感元件，熱敏電阻主要有點是成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，準(zhǔn)確度和精度都較低。但DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它具有測量速度快，精度高，高低溫報警，智能化等特點。由此構(gòu)成的單片機控制的多路溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)比傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)更可靠，易于構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)控制，適用于各種溫度檢測與控制系統(tǒng)。2.2.2 方案原理這次設(shè)計主要是以凌陽單片機SPCE061A為控制核心。SPCE061A單片機款式新穎，而且性價比高。SPCE061A在2.6V3.6V工作電壓范圍內(nèi)的工作速度范圍為0.32MHz49.152MHz；2K字SRAM和32K字FLASH僅占一頁存儲空間；32位可編程的多功能I/O端口；兩個16位定時器/計數(shù)器；低電壓復(fù)位/監(jiān)測功能；8通道10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入功能并具有內(nèi)置自動增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式；雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能；指令系統(tǒng)提供具有較高運算速度的16位×16位的乘法運算指令和內(nèi)積運算指令，為其應(yīng)用增添了DSP功能。較高的處理速度使SPCE061A能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。開發(fā)數(shù)字聲音和語音識別產(chǎn)品，選擇凌陽61單片機是一種經(jīng)濟的選擇系統(tǒng)整體硬件設(shè)計如圖2-1所示：SPR4096DS18B201DS18B2021*3Key液晶屏SPLC501語音輸出 IOB01 IOA815 IOB69IOB23 SPCE061AIOA02 DAC184DAC223圖2-1系統(tǒng)整體框圖整個系統(tǒng)以SPCE061A為核心，前向通道包括DS18B20傳感器輸入電路，按鍵輸入電路；后向通道包括：液晶顯示電路和語音輸出電路。 設(shè)計該系統(tǒng)的功能框圖如圖2-2所示開始自動循環(huán)顯示通道溫度按鍵設(shè)置通道報警溫度自動循環(huán)顯示特定通道顯示圖2-2功能框圖2.3 開發(fā)環(huán)境61板是以16位單片機SPCE061A為核心的精簡開發(fā)仿真實驗板，是“凌陽大學(xué)計劃”專為大學(xué)生、電子愛好者等進行電子實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、電子制作及電子競賽所設(shè)計的，61板的主要特點是：簡單、易學(xué)、實用。它采用的是精簡指令集，共有41條指令，指令功能簡單且容易掌握?！?1板”除了具備單片機最小系統(tǒng)電路外還包括有電源電路、音頻電路(含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分)、復(fù)位電路等，而且體積小、采用電池供電，方便隨身攜帶。61板開發(fā)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境叫做集成開發(fā)環(huán)境，它具備以下功能：程序編寫，可以在開發(fā)環(huán)境里錄入程序；編譯程序，負(fù)責(zé)把程序翻譯成機器碼；程序下載，把機器碼下載到仿真板或開發(fā)系統(tǒng)上；可以組織多個程序文件形成一個系統(tǒng)開發(fā)的項目，這樣更有利于一些大型系統(tǒng)的開發(fā)和各功能模塊的模塊化，同時它還結(jié)合SPCE061A單片機的硬件提供各類在線調(diào)試窗口，使調(diào)試程序變得更加直觀和簡單，除此之外，它還提供一些軟件模擬SPCE061A單片機仿真的功能，在沒有硬件的情況下也可以完成一些簡單程序的調(diào)試。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語言，可以實現(xiàn)C語言與凌陽匯編語言的互相調(diào)用，并且提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就會很容易完成語音錄放，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件?？梢酝ㄟ^集成開發(fā)環(huán)境使用C語言和匯編語言對SPCE061A進行編程，之所以會有語言的出現(xiàn)主要是因為單片機或電腦只認(rèn)識“0”和“1”，但人就難于理解，所以后來人們就發(fā)明了一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，這就是所謂的匯編語言，當(dāng)然用匯編語言寫的程序必需通過編譯器翻譯成機器碼才能被單片機認(rèn)識和執(zhí)行。人常用的語言是更上一層的高級語言，比如C，BASIC。這些語言編寫的程序更容易理解，并且一般都能在多種電腦上運行(多種電腦上運行就是所謂平臺概念，可方便的實現(xiàn)資源重復(fù)利用)，但同樣必須先由一個叫作編譯器或者是解釋器的軟件將高級語言程序翻譯成特定的機器語言程序。匯編語言主要優(yōu)點是占用硬件資源少、程序直接對硬件操作加快了處理速度。但是不同的單片機，其匯編語言可能有所差異，所以不利于資源重復(fù)利用。C語言是一種比匯編更高級語言。其優(yōu)點是可以很好的組織程序，并且容易讀懂，可以在多種單片機上運行，是普遍使用的一種計算機語言。缺點是占用硬件資源較多，處理速度和效率沒有匯編高，當(dāng)然這也取決于編譯器的翻譯結(jié)果SPCE061A的開發(fā)是通過在線調(diào)試PROBE實現(xiàn)的。它既是一個編程器，又是一個實時在線調(diào)試器。用它可以替代在單片應(yīng)用項目的開發(fā)中常用的兩件工具硬件在線實時仿真器和程序燒寫器。它利用了SPCE061A內(nèi)置的在線仿真電路ICE 和在線串行編程技術(shù)。PROBE工作于凌陽ICE集成開發(fā)環(huán)境軟件包下。其5芯的仿真頭直接連接到目標(biāo)電路板上SPCE061A相應(yīng)管腳，直接在目標(biāo)電路板上的SPCE061A調(diào)試運行用戶編制的程序。PROBE的另一頭是標(biāo)準(zhǔn)的25針打印機接口，直接連接到計算機打印口與上位機通訊。2.4 本章小結(jié)本章主要講述了為何選用SPCE061A凌陽16位單片機和DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，論證了所選方案的可行性。同時介紹了方案原理和凌陽61板的開發(fā)環(huán)境。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 SPCE061A凌陽單片機概述SPCE061A 是凌陽科技開發(fā)的采用nSP(Microcontroller and Signal Processor)內(nèi)核的16位結(jié)構(gòu)的微控制器。SPCE061中內(nèi)嵌32K字的閃存FLASH ROM。較高的處理速度使nSP能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。因而，以nSP為核心的SPCE061A微控制器也適用在數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域。SPCE061A在2.63.6V工作電壓范圍內(nèi)的工作頻率范圍為0.3249.152MHZ，較高的工作速度使其應(yīng)用領(lǐng)域更加拓寬。SPCE061A中包括2K字的SRAM和32K字的閃存ROM，僅占一頁存儲空間；32位可編程的多功能I/O端口；兩個16位定時器/計數(shù)器；32768 Hz實時時鐘；低電壓復(fù)位/低電壓監(jiān)測功能，8通道10位模/數(shù)轉(zhuǎn)換輸入并具有內(nèi)置自動增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式；雙通道10位DAC方式的音頻輸出功能等。SPCE061A尤其適合于數(shù)字聲音和語音識別領(lǐng)域。3.1.1 性能特點和應(yīng)用領(lǐng)域SPCE061A是凌陽科技公司研制的一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。它的性能特點有：(1)16位'nSP內(nèi)核的微處理器；(2)工作電壓：內(nèi)核工作電壓VDD為3.03.6V(CPU)，I/O口工作電壓 VDDH為VDD5.5V(I/O)；(3)CPU時鐘：0.32MHz49.152MHz；(4)內(nèi)置2K字的靜態(tài) RAM；(5)置32K字閃存ROM；(6)可編程音頻處理；(7)鎖相環(huán)晶體振蕩器或RC振蕩器，為系統(tǒng)提供時鐘信號；(8)系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電可降至3.6V電源電壓下的2A；(9)2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動重預(yù)置初始計數(shù)值)；(10)2個10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；(11)32位通用可編程輸入/輸出端口；(12)14個中斷源，兩級優(yōu)先級，中斷可來自系統(tǒng)時鐘、定時器/計數(shù)器、時間基準(zhǔn)發(fā)生器、外部中斷、鍵喚醒、通用異步串行通信及軟中斷；(13)具備觸鍵喚醒的功能；(14)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)；(15)鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；(16)內(nèi)置32768Hz實時時鐘；(17)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；(18)聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制功能；(19)具備串行設(shè)備接口；(20)低電壓復(fù)位(LVR)功和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；(21)內(nèi)置在線仿真板(ICE，In- Circuit Emulator)接口；(22)運行/睡眠方式下的看門狗功能。SPCE061A的應(yīng)用領(lǐng)域有：(1)語音識別類產(chǎn)品；(2)智能語音交互式玩具；(3)寓教于樂類玩具；(4)電子故事書類產(chǎn)品；(5)通用語音合成器類產(chǎn)品；(6)需較長語音持續(xù)時間類產(chǎn)品。3.1.2 SPCE061A的結(jié)構(gòu)SPCE061A是凌陽科技公司研制的一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。它的內(nèi)核采用公司最新推出的16位微處理器芯片，工作電壓范圍為2.65.5V，系統(tǒng)工作頻率為0.375-49.152MHz。它不僅具有微處理器的功能，還具有DSP運算功能。較高的處理速度使nSP能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。低電壓、較高的系統(tǒng)工作頻率使該單片機可以快速的處理復(fù)雜的數(shù)字語音信號。片內(nèi)集成了具有自動增益控制功能的麥克風(fēng)輸入方式以及DAC音頻輸出功能，使用凌陽音頻編碼SACMS240方式(2.4Kb/s)。它還提供了豐富的C函數(shù)庫和語音處理函數(shù)庫，因此非常適合數(shù)字語音和語音識別產(chǎn)品的開發(fā)。SPCE061A主要包括并行輸入/輸出口(I/O)、定時器/計數(shù)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、串行設(shè)備輸入輸出、通用異步串行接口、低電壓監(jiān)測和復(fù)位等部分，并且內(nèi)置在線仿真電路ICE接口，較高的處理速度使其能夠快速的處理復(fù)雜的數(shù)字信號。SPCE061A單片機應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如應(yīng)用在家用電器控制器、工業(yè)控制、通信產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及電子書籍等諸多方面。SPCE061A還具有喚醒功能，即當(dāng)輸入電平發(fā)生變化時會觸發(fā)CPU中斷。在電池供電、追求低功耗的應(yīng)用場合，可以讓CPU進入睡眠模式(利用軟件控制)以降低功耗，需要時才喚醒CPU，使其進入工作狀態(tài)，這樣既可以節(jié)省能耗，又可以延長機器的使用壽命。正因為有以上特點，我們可以說SPCE061A微處理器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種理想、經(jīng)濟的選擇。目前，SPCE061A主要應(yīng)用于家用電器控制器、工業(yè)控制、智能玩具、通信產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及語音識別類產(chǎn)品等領(lǐng)域SPCE061A的結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示，輸入/輸出接口是單片機與外設(shè)交換信息的通道。輸入端口負(fù)責(zé)從外界接收檢測信號、鍵盤信號等各種開關(guān)量信號。輸出端口負(fù)責(zé)向外界傳送由內(nèi)部電路產(chǎn)生的處理結(jié)果、顯示信息、控制命令、驅(qū)動信號等。nSP內(nèi)有并行和串行兩種方式的I/O口。并行口線路成本較高，但是傳輸速率也較高；與并行口相比，串行端口的傳輸速率較低但可以節(jié)省大量的線路成本。SPCE061A有兩個16位的通用并行I/O口：A口和B口。這兩個端口的每一位都可通過編程單獨定義成輸入或輸出口。A口的IOA0IOA7作為輸入端口時，具有喚醒功能，即當(dāng)輸入電平發(fā)生變化時，會觸發(fā)CPU中斷。在電池供電、追求低耗電的應(yīng)用場合，可以讓CPU進入睡眠模式(利用軟件控制)以降低功耗，需要時才以按鍵來喚醒CPU，使其進入工作狀態(tài)。例如：手持遙控器、電子字典、PDA、計算器、無線 等。圖3-1 SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖另外，在由單片機構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”。看門狗電路的應(yīng)用，使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是：看門狗芯片和單片機的一個I/O引腳相連，該I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平)，這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進入死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號，使單片機發(fā)生復(fù)位，即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位。 SPCE061A的Watch Dog的清除時間周期為0.75秒。因為Watch Dog 的溢出復(fù)位信號Watch Dog_Reset是由4Hz時基信號經(jīng)4 分頻之后產(chǎn)生的，即每4個4Hz時基信號(1秒)將會產(chǎn)生一個Watch Dog_Reset信號。 Watch Dog功能是上電時自動啟動，不能被關(guān)閉。因此用戶使用時，注意要在0.75秒內(nèi)，進行清除Watch Dog的操作。 要清除Watch Dog，只需要將“xxxx xxxx xxxx xx01b”寫入P_Watch Dog_Clear單元即可，xx代表任意數(shù)值。如果沒有在0.75秒內(nèi)清除Watch Dog，或者將不是“xxxx xxxx xxxx xx01b”的數(shù)值寫入P_Watch Dog_Clear單元，CPU將會進行系統(tǒng)復(fù)位。如果在備用狀態(tài)下，32768Hz振蕩器仍工作，則看門狗計數(shù)器功能仍有效。用戶可以在掩模時選擇設(shè)置或取消看門狗監(jiān)視器功能。當(dāng)系統(tǒng)處于睡眠模式(sleep mode)時，Watch Dog功能將會被關(guān)閉。3.2 溫度傳感器設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計的另一個重要元件DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。它在本次設(shè)計中主要起到測量溫度以及傳輸溫度數(shù)據(jù)的作用。3.2.1 DS18B20溫度傳感器簡介DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20、 DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55+125，在-10+85范圍內(nèi)，精度為±0.5。DS1822的精度較差為±2 ?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20、DS1822 的特性DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為±0.5。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價格比也非常出色！DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2，適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。 繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS18B20開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。3.2.2 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以0.0625/LSB形式表達，其中S為符號位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DS18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FF6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H。其中DS18B20暫寸寄存器分布如下表3-1所示：表3-1 DS18B20暫存器內(nèi)容地址分布表寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度最低數(shù)字位0溫度最高數(shù)字位1高溫限值2低溫限值3保留4保留5記數(shù)剩余值6每度記數(shù)值7CRC校檢8DS18B20溫度傳感器的存儲。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 該字節(jié)各位的意義:“TM R1 R0 1 1 1 1 1”，低五位一直都是1，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動，DS18B20出廠時被設(shè)置為12位。R1和R0用來設(shè)置分辨率，根據(jù)R1與R0取0還是取1的不同組合情況，分辨率也相應(yīng)變化，而且對應(yīng)的溫度最大轉(zhuǎn)換時間也不同。其分辨率設(shè)置表如下表3-2所示：表3-2 分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms0112位750ms據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。ROM指令共有5條，每一個工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報警芯片搜索。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨有的ID號來區(qū)別，一般只掛接單個18B20芯片時可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著就是發(fā)送存儲器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個存儲器操作指令結(jié)束后則將進行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個操作要視存儲器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時序來操作。最后將具體的指令代碼和功能列出，如下表3-3所示：表3-3 指令代碼和功能指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼（64位地址）符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與編碼相對應(yīng)的DS18B20使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備。搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上的DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各個器件作好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換溫度，適用單片機工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或下限時單片機作出反應(yīng)。溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長500ms，結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀寄存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容。寫寄存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)上寫上，下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制寄存器48H將內(nèi)部RAM的第3，4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EPRAM中。復(fù)制EPRAM0B8H將EPRAM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM的第3，4字節(jié)。讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”。表3-3 指令代碼和功能3.2.3 DS18B20的工作原理DS18B20的測溫原理如圖3-4所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1計數(shù)器1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。增加停止斜率累加器預(yù)置記數(shù)比較器低溫度系數(shù)振蕩器減法記數(shù)器預(yù)置減到0高溫度系數(shù)振蕩器減法記數(shù)器減到0溫度寄存器圖3-2 DS18B20的工作原理圖3.3 SPLC501液晶顯示SPLC501 液晶顯示模組采用的驅(qū)動控制芯片為凌陽科技的SPLC501A 芯片，SPLC501A 為液晶顯示控制驅(qū)動器，SPLC501A 單芯片液晶驅(qū)動，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 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象素點的亮、暗狀態(tài)：“1”亮“0”暗。具有65 行驅(qū)動輸出和132 列驅(qū)動輸出（注：模組中的液晶顯示面板僅為64 行、128 列）。SPLC501 液晶顯示模組的顯示器上的顯示點與驅(qū)動控制芯片中的顯示緩存RAM 是一一對應(yīng)的；SPLC501A 芯片中共有65（8 Page ×8 bit+1）× 132 位的顯示RAM 區(qū)。而顯示器的顯示點陣大小為64×128 點，所以實際上在SPLC501 液晶顯示模組中有用的顯示RAM 區(qū)為64×128 位；按byte 為單位劃分，共分為8 個Page，每個Page 為8 行，而每一行有128 位（即128 列）。如要點亮LCD 屏上的某一個點時，實際上就是對該點所對應(yīng)的顯示RAM 區(qū)中的某一位進行置1 操作；所以就要確定該點所處的行地址、列地址。SPLC501 液晶顯示模組的行地址實際上就是Page的信息，每一個Page 應(yīng)有8 行；而列地址則表示該點的橫坐標(biāo)，在屏上為從左到右排列，Page 中的一個Byte 對應(yīng)的是一列（8 行，即8 個點），共128 列?？梢愿鶕?jù)這樣的關(guān)系在程序中控制LCD 顯示屏的顯示。3.4 SPR4096存儲器模組SPR4096是凌陽公司新推出的4Mbits 的高性能的FLASH 芯片, 該芯片有SIF(Serial Interface)和BMI(Bus Memory Interface)兩種工作方式, SIF 電路簡單,但讀寫速度較慢,與SIF方式相比,BMI方式具有運行速度快的優(yōu)點,而BMI讀寫響應(yīng)快,因此本文采用SPR4096的BMI方式設(shè)計了公交車報站器的存儲器擴展硬件電路。針對凌陽科技公司的存儲器芯片SPR4096/SPR1024，開發(fā)的簡易燒寫器。該燒寫器配合PC機ResWriter工具，通過EZ-probe下載線，完成對SPR4096/1024存儲器芯片的擦除、寫入、校驗等功能。并且在SPR模組上留有與SPCE061A單片機的接口，可以實現(xiàn)SPR模組與SPCE061A單片機組成的系統(tǒng)。SPR4096內(nèi)嵌512K×8位高性能Flash存儲器同時內(nèi)嵌4K×8位SRA