单片机在数字式多路温度采集系统中的应用

2009-06-15卜范玉王晓飞

管理观察 2009年11期

关键词：语音

卜范玉　王晓飞

摘要：SPCE061A是一款具有语音处理功能的16位单片机。SPCE061A采用Soc架构，最高可运行在49MHz时钟频率下。内置的专用MIC接口和双路10bit DAC使之非常适合于开发语音电子产品，可方便灵活地实现高品质语音录制、语音播放等功能。SPCE061A内嵌2KWords RAM、32K Words Flash、8通道10bit ADC、2路16位定时器、UART接口、看门狗、时基输出以及电压监测等模块。

关键词：SPCE061A DS18B20 多路采集语音

1.引言

温度是工业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控。采用微型机进行温度检测、显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上，为此，我们设计了一种采用 SPCE061A单片机的多通道温度检测及显示系统。

2.模块特性简介

本系统采用SPCE061A单片机作为主控制器，采用LED键盘模组作为键盘输入和显示单元，通过一线制温度传感器DS18B20实现温度的采集。

2.1 SPCE061A简介

SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机，使用它可以非常方便实现复杂的数据处理，包括基本的加减运算和复杂的乘积运算处理，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，另外7路可作为普通的AD转换通道。另外凌阳十六位单片机具有易学易用的效率较高的一套指令系统和集成开发环境。在此环境中，支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件。

SPCE061A片内还集成了一个ICE（在线仿真电路）接口，使得对该芯片的编程、仿真都变得非常方便，而ICE接口不占用芯片上的硬件资源，结合凌阳科技提供的集成开发环境（μnSP IDE）用户可以利用它对芯片进行真实的仿真；而程序的下载（烧写）也是通过该接口进行下载。

SPCE061A性能简介：

* 16位μnSP 微处理器

* 工作电压（CPU）VDD为3.0~3.6V，（I/O）VDDH为3.0~5.5V

* CPU时钟：0.32~49.152MHz

* 内置2K字SRAM

* 内置32K字FLASH

* 可编程音频处理

* 晶体振荡器

* 系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电仅为2uA/3.6V

* 2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）

* 2个10位DAC（数/模转换）输出通道

* 32位通用可编程输入/输出通道

* 14个中断源可来自定时器A/B、时基、2个外部时钟源输入和键唤醒

* 具备触键唤醒的功能

* 使用凌阳音频编码SACM_S480可以播放压缩的语音资源

* 锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号

* 32768Hz实时时钟

* 7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器

* 声音模/数转换器输入通道内置麦克风放大器，并具有自动增益控制（AGC）功能

* 具备串行设备接口

* 具备低电压复位功能和低电压检测功能

* 内置在线仿真电路接口

* 具有WatchDog功能

2.2 DS18B20温度传感器简介

（1）DS18B20简述：

DS18B20是DALLAS公司生产的一线制数字温度传感器；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到一起，CPU只需一根数据线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。

（2）DS18B20内部结构

DS18B20主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM排放循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。

DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H，＋25.0625℃的数字输出为0191H，－25.0625℃的数字输出为FF6FH，－55℃的数字输出为FC90H。

（3）系统总体方案介绍

系统整体硬件设计如图 1所示，整个系统以SPCE061A为核心，前向通道包括DS18B20传感器输入电路，按键输入电路；后向通道包括：LED显示电路和语音输出电路。

3. 结语

基于SPCE061A的16位特性、DSP功能以及快速的处理能力，使得该系统的数据采集和运算处理十分的方便简单，另外由于IDE支持标准的C语言函数库，使得复杂的数学运算变得轻而易举，大大减小了编程的难度。

本设计充分利用了SPCE061A的资源，发挥了芯片的性能，是SPCE061A在数据采集方面的典型应用作品。 ◆

参考文献：

[1] 罗亚非.凌阳16位单片机应用基础.[M].北京：北京航空航天大学出版社

[2] 凌阳大学计划网站 www.unsp.com.cn