摘  要：本文介紹了利用兩套SPCE061A精簡(jiǎn)開發(fā)板（簡(jiǎn)稱61板）和兩套傳感器模組設(shè)計(jì)的遙控環(huán)境測(cè)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)，該環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)可以接收來(lái)自遙控器發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào)，同時(shí)根據(jù)接收到的信號(hào)做相應(yīng)的環(huán)境測(cè)量（包括溫度測(cè)量和光線監(jiān)測(cè)）操作。該環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)具有語(yǔ)音功能。

關(guān)鍵詞：SPCE061A   環(huán)境測(cè)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(chǎn)品進(jìn)行著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，電子測(cè)量?jī)x也逐漸豐富起來(lái)，原來(lái)的模擬產(chǎn)品逐步向數(shù)字化轉(zhuǎn)化，并且不斷走向人性化。
    本文中設(shè)計(jì)的環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)充分發(fā)揮了人性化的特質(zhì)，利用SPCE061A的語(yǔ)音功能，配合傳感器模組，可以做一個(gè)簡(jiǎn)單的在3m內(nèi)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(cè)量系統(tǒng)測(cè)量溫度或者光線，并且語(yǔ)音播放測(cè)量結(jié)果，該環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)也由SPCE061A控制，配合傳感器模組設(shè)計(jì)而成。

1.1 系統(tǒng)參數(shù)
    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(cè)量模塊。
    其中，模擬遙控器發(fā)射模塊的參數(shù)有：
    ◆工作電壓：3V~5.5V；
    ◆遙控距離：>3m（工作在4.5V時(shí)）。
    環(huán)境測(cè)量模塊：
    ◆工作電壓：3V~5.5V；
    ◆工作溫度：0~60℃；
    ◆測(cè)量溫度：0~60℃；
    ◆溫度測(cè)量最小單位：1℃；
    ◆測(cè)量光線：三個(gè)等級(jí)：光線柔和、光線太強(qiáng)和光線太弱。

1.2 功能簡(jiǎn)介
    本方案可以實(shí)現(xiàn)：
    ◆模擬遙控器發(fā)射模塊三個(gè)按鍵可以控制和啟動(dòng)環(huán)境測(cè)量模塊環(huán)境的測(cè)量；
    ◆環(huán)境測(cè)量模塊環(huán)境的測(cè)量包括溫度的測(cè)量和光線的檢測(cè)；
    ◆語(yǔ)音播放測(cè)量結(jié)果：
    播放溫度值，當(dāng)溫度太高時(shí)，播放溫馨提示語(yǔ)"溫度太高，請(qǐng)調(diào)大空調(diào)"，溫度太低時(shí)，播放"溫度太低，請(qǐng)調(diào)小空調(diào)"；
    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(qǐng)注意保護(hù)眼睛"；如果光線太刺眼，播放"光線太強(qiáng)，請(qǐng)注意保護(hù)眼睛"。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)包括遙控器發(fā)射和環(huán)境測(cè)試兩個(gè)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(jiǎn)開發(fā)板（簡(jiǎn)稱61板）上的按鍵控制發(fā)射。
    如圖2.2為環(huán)境測(cè)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(cè)量模塊測(cè)量溫度或者光線，并通過61板配帶的揚(yáng)聲器播放測(cè)量值。

圖2.1  遙控器發(fā)射部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及連接圖
 圖2.2  環(huán)境測(cè)量部分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及連接圖

    遙控器發(fā)射部分事實(shí)上作為環(huán)境測(cè)量部分的模擬遙控器，當(dāng)遙控器發(fā)射部分的KEY1、KEY2、KEY3三個(gè)按鍵按下的時(shí)候，控制環(huán)境測(cè)量部分進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量。本方案中，當(dāng)KEY1按下時(shí)，啟動(dòng)溫度測(cè)量，并播放環(huán)境溫度值；當(dāng)KEY2鍵按下時(shí)，啟動(dòng)光線檢測(cè)，播放檢測(cè)到的光線狀況；KEY3作為保留鍵。

2.1 SPCE061A芯片簡(jiǎn)介
    SPCE061A是一款基于 'nSP內(nèi)核的16位單片機(jī)，其芯片特性如下：
    ◆工作電壓：內(nèi)核工作電壓VDD為3.0~3.6V(CPU)，I/O口工作電壓VDDH為VDD~5.5V(I/O)；
    ◆CPU時(shí)鐘：0.32MHz~49.152MHz；
    ◆內(nèi)置2K字SRAM和32K閃存ROM；
    ◆系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電小于2μA@3.6V；
    ◆具備觸鍵喚醒的功能；
    ◆32位通用可編程輸入/輸出端口；
    ◆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)；
    ◆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；
    ◆2個(gè)10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；
    ◆14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A / B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒；
    ◆具備串行設(shè)備接口；
    ◆低電壓復(fù)位(LVR)功和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能；
    ◆內(nèi)置在線仿真(ICE，In- Circuit Emulator)接口。
    SPCE061A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.3所示。

圖2.3  SPCE061A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

2.2 傳感器模組
    請(qǐng)注意下面兩點(diǎn)，以免燒壞紅外發(fā)射接收對(duì)管：
    1、傳感器模組的Tx口在不使用時(shí)請(qǐng)置低電平；
    2、不要直接給Tx口上接高電平測(cè)試紅外發(fā)射接收電路，而應(yīng)發(fā)射38KHz的調(diào)制波測(cè)試。

2.2.1 功能簡(jiǎn)介
    ◆可以測(cè)量溫度；
    ◆可以測(cè)量光線狀況；
    ◆可以檢測(cè)障礙物；
    ◆可以接收來(lái)自遙控器的信號(hào)；
    ◆可以模擬簡(jiǎn)易遙控器。

2.2.2 結(jié)構(gòu)示意圖

圖2.4  傳感器模組結(jié)構(gòu)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(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)

2.3.2  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(wú)論是遙控器發(fā)射部分，還是環(huán)境測(cè)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(duì)管）電路模塊、溫度及光線測(cè)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(cè)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(hào)，用溫度/光線測(cè)量模塊測(cè)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(shè)計(jì)
    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(cè)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(jù)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(hào)：遙控器發(fā)射程序，各個(gè)鍵發(fā)送不同的序列；
    中斷服務(wù)：語(yǔ)音播放中斷服務(wù)程序和IRQ1中斷讀計(jì)數(shù)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(diào)用鍵盤掃描程序讀取鍵值，如果是KEY1鍵按下則調(diào)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(diào)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(diào)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(gè)鍵已經(jīng)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(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(shuō)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(hào)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(hào)程序流程如圖3.3，先發(fā)射起始位，接著發(fā)射8位數(shù)據(jù)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(hào)程序流程圖

3.2 環(huán)境測(cè)量部分
    環(huán)境測(cè)量部分包括以下程序模塊：
    主程序：根據(jù)解碼的碼值不同，執(zhí)行溫度測(cè)量或者光線檢測(cè)；
    語(yǔ)音播放程序：播放任意三位整數(shù)；
    溫度測(cè)量程序：測(cè)量溫度，返回溫度值，詳細(xì)請(qǐng)參考傳感器模組的使用說(shuō)明書；
    光線檢測(cè)程序：測(cè)量光線狀況，返回光線狀況，詳細(xì)請(qǐng)參考傳感器模組的使用說(shuō)明書；
    遙控解碼程序：接收來(lái)自遙控器發(fā)射部分的信號(hào)，并解碼，詳細(xì)請(qǐng)參考傳感器模組的使用說(shuō)明書。

3.2.1 主程序
    主程序流程如圖3.4：接收信號(hào)，解碼；如果接收到的碼值是0x0080（1000 0000B），測(cè)量溫度值并語(yǔ)音播放；如果接收到的碼值是0x0081（1000 0001B），測(cè)量光線狀況并語(yǔ)音播放。

圖 3.4  環(huán)境測(cè)量主程序流程圖

3.2.2 語(yǔ)音播放任意整數(shù)程序
    語(yǔ)音播放任意三位整數(shù)程序流程如圖3.5。 

圖 3.5  語(yǔ)音播放任意三位數(shù)流程圖

4 結(jié)語(yǔ)
    利用SPCE061A發(fā)送序列數(shù)據(jù)，配合傳感器模組發(fā)射，可以模擬一個(gè)簡(jiǎn)易遙控器。同樣，利用SPCE061A配合傳感器模組可以接收來(lái)自遙控器的信號(hào)。這樣就可以做一系列的遙控控制系統(tǒng)。本方案只是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，稍加擴(kuò)展，就可以做一些類似紅外遙控機(jī)器人、紅外遙控小車等方案。

5 參考文獻(xiàn)
[1] 羅亞非.凌陽(yáng)十六位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M]. 北京：北京航天航空出版社，2001.
[2] 傳感器模組使用說(shuō)明書. http://www.unsp.com.

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