單片機(jī)在數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

卜范玉　王曉飛

摘 要：SPCE061A是一款具有語(yǔ)音處理功能的16位單片機(jī)。SPCE061A采用Soc架構(gòu)，最高可運(yùn)行在49MHz時(shí)鐘頻率下。內(nèi)置的專(zhuān)用MIC接口和雙路10bit DAC使之非常適合于開(kāi)發(fā)語(yǔ)音電子產(chǎn)品，可方便靈活地實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)語(yǔ)音錄制、語(yǔ)音播放等功能。SPCE061A內(nèi)嵌2KWords RAM、32K Words Flash、8通道10bit ADC、2路16位定時(shí)器、UART接口、看門(mén)狗、時(shí)基輸出以及電壓監(jiān)測(cè)等模塊。

關(guān)鍵詞：SPCE061A DS18B20 多路采集 語(yǔ)音

1.引言

溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的和最基本的參數(shù)之一，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用?？紤]到許多工業(yè)環(huán)境中對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控，一般需要測(cè)量幾十個(gè)點(diǎn)以上，為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種采用 SPCE061A單片機(jī)的多通道溫度檢測(cè)及顯示系統(tǒng)。

2.模塊特性簡(jiǎn)介

本系統(tǒng)采用SPCE061A單片機(jī)作為主控制器，采用LED鍵盤(pán)模組作為鍵盤(pán)輸入和顯示單元，通過(guò)一線(xiàn)制溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的采集。

2.1 SPCE061A簡(jiǎn)介

SPCE061A是凌陽(yáng)科技研發(fā)生產(chǎn)的性?xún)r(jià)比很高的一款十六位單片機(jī)，使用它可以非常方便實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，包括基本的加減運(yùn)算和復(fù)雜的乘積運(yùn)算處理，該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，另外7路可作為普通的AD轉(zhuǎn)換通道。另外凌陽(yáng)十六位單片機(jī)具有易學(xué)易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)C語(yǔ)言與凌陽(yáng)匯編語(yǔ)言的互相調(diào)用，并且，提供了語(yǔ)音錄放的庫(kù)函數(shù)，只要了解庫(kù)函數(shù)的使用，就會(huì)很容易完成語(yǔ)音錄放，這些都為軟件開(kāi)發(fā)提供了方便的條件。

SPCE061A片內(nèi)還集成了一個(gè)ICE（在線(xiàn)仿真電路）接口，使得對(duì)該芯片的編程、仿真都變得非常方便，而ICE接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽(yáng)科技提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（μnSP IDE）用戶(hù)可以利用它對(duì)芯片進(jìn)行真實(shí)的仿真；而程序的下載（燒寫(xiě)）也是通過(guò)該接口進(jìn)行下載。

SPCE061A性能簡(jiǎn)介：

* 16位μnSP 微處理器

* 工作電壓（CPU）VDD為3.0~3.6V，（I/O）VDDH為3.0~5.5V

* CPU時(shí)鐘：0.32~49.152MHz

* 內(nèi)置2K字SRAM

* 內(nèi)置32K字FLASH

* 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2uA/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)鐘源輸入和鍵喚醒

* 具備觸鍵喚醒的功能

* 使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S480可以播放壓縮的語(yǔ)音資源

* 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，并具有自動(dòng)增益控制（AGC）功能

* 具備串行設(shè)備接口

* 具備低電壓復(fù)位功能和低電壓檢測(cè)功能

* 內(nèi)置在線(xiàn)仿真電路接口

* 具有WatchDog功能

2.2 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介

（1）DS18B20簡(jiǎn)述：

DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)制數(shù)字溫度傳感器；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到一起，CPU只需一根數(shù)據(jù)線(xiàn)就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。

（2）DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)

DS18B20主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。

ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM排放循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線(xiàn)上掛接多個(gè)DS18B20的目的。

DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。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。

（3）系統(tǒng)總體方案介紹

系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)如圖 1所示，整個(gè)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：LED顯示電路和語(yǔ)音輸出電路。

3. 結(jié)語(yǔ)

基于SPCE061A的16位特性、DSP功能以及快速的處理能力，使得該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算處理十分的方便簡(jiǎn)單，另外由于IDE支持標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)，使得復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算變得輕而易舉，大大減小了編程的難度。

本設(shè)計(jì)充分利用了SPCE061A的資源，發(fā)揮了芯片的性能，是SPCE061A在數(shù)據(jù)采集方面的典型應(yīng)用作品。 ◆

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅亞非.凌陽(yáng)16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ).[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社

[2] 凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站 www.unsp.com.cn

作者單位：

卜范玉，內(nèi)蒙古財(cái)經(jīng)學(xué)院；

王曉飛，內(nèi)蒙古通遼市奈曼旗人民銀行。