紅外測溫計的設(shè)計

1 引言
    去年在我國局部地區(qū)流行的SARS 前期癥狀是高燒38oC 以上（少數(shù)長期病患者除外），紅外測溫儀可為防止SARS 的擴散和傳播提供了快速、非接觸測量手段，可廣泛、有效地用于人群的體溫排查。一時紅外測溫在我國迅速紅火起來，這里介紹一種采用SPCE061A和TN系列傳感器實現(xiàn)紅外測溫的方法。
 
2 芯片特性簡介
    SPCE061A是臺灣凌陽公司生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機，使用它可以非常方便的實現(xiàn)控制和語音播報的系統(tǒng)，該芯片擁有8路10位精度的AD，其中1路AD為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。2路10位精度的DA，只需要外接2個功放（LM386）即可完成語音的播放。另外，凌陽十六位單片機具有易學易用的效率較高的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境。在此環(huán)境中，支持標準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播報，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件。
 
3 系統(tǒng)總體方案介紹
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

本系統(tǒng)包括按鍵部分、音頻輸出部分和TN紅外測溫傳感器接入等三部分。
按鍵部分：按鍵開始測溫，一直按下，聽到聲音表示測溫完畢。
音頻輸出部分：主要是將SPCE061A兩路音頻輸出端通過LM386放大，經(jīng)喇叭播放。   
    TN紅外測溫傳感器接入部分：通過SPCE061A IO口的控制，將將所測得的溫度接受到SPCE061A中來處理。
系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：按住按鍵，聽到聲音，此時播報測得的環(huán)境溫度和目標溫度。
 
4 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    紅外測溫傳感器如圖 4.1 所示。

紅外測溫模塊與SPCE061A的接口如下：
   V－－>3.3v
    D－－>IOA15
   C－－>IOB8
   G－－>GND
   A－－>按鍵－－>GND
   音頻輸出部分詳細電路圖如圖4.2

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計
   本系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如下：

 其中，SPCE061A讀取紅外傳感器的測量結(jié)果，是采用SPI接口進行讀取，其中數(shù)據(jù)格式如下： 
    SPI時序圖：

一幀數(shù)據(jù)包括5Byte，每個Byte代表含義如下：
    Item “L”（4CH）: 代表此幀為目標溫度
   “f”（66H）: 代表此幀為環(huán)境溫度
   MSB 8 bit Data Msb
   LSB 8 bit Data Lsb
   Sum Item+MSB+LSB=SUM
   CR 0DH,結(jié)束碼
    讀取數(shù)據(jù)流程圖如圖5.3：

本軟件系統(tǒng)設(shè)計簡單。主要是因為凌陽的十六位單片機開發(fā)環(huán)境使用方便，并支持C語言與匯編語言的互相調(diào)用，且提供豐富的凌陽語音函數(shù)庫，只要我們了解這些函數(shù)的使用方法，我們就可以很容易的實現(xiàn)語音的播放。本系統(tǒng)采用S480壓縮格式，該壓縮算法壓縮比較大80:3, 存儲容量大,音質(zhì)介于A2000和S240之間,適用于語音播放。例如播放部分代碼如下：
    其相關(guān)API函數(shù)如下所示：
int SACM_S480_Initial（int Init_Index） //初始化
void SACM_ S480_ServiceLoop（void） //獲取語音資料，填入譯碼隊列
void SACM_ S480_Play（int Speech_Index, int Channel, int Ramp_Set） //播放
void SACM_ S480_Stop（void） //停止播放
void SACM_S480_Pause （void） //暫停播放
void SACM_S480_Resume（void） //暫停后恢復
void SACM_S480_Volume（Volume_Index） //音量的控制
unsigned int SACM_S480_Status（void） //獲取模塊的狀態(tài)
Call F_FIQ_Service_ SACM_S480 //中斷服務函數(shù)
各函數(shù)具體內(nèi)容如下：
    1）【API格式】
    C：int SACM_S480_Initial（int Init_Index）
    ASM：R1=[ Init_Index]
     Call F_ SACM_ S480_Initial
    【功能說明】SACM_S480語音播放之前的初始化。
    【參 數(shù)】Init_Index=0 表示手動方式；Init_Index=1 則表示自動方式。
    【返 回 值】
    0：代表語音模塊初始化失敗
    1：代表初始化成功。
    【備 注】該函數(shù)用于對定時器、中斷和DAC等的初始化。
    2） 【API格式】
    C：void SACM_S480_ServiceLoop（void）
    ASM：Call F_ SACM_S480_ServiceLoop
    【功能說明】從資源中獲取SACM_S480語音資料，并將其填入解碼隊列中。
    【參 數(shù)】無。 
    【返 回 值】無。
    【備 注】播放語音文件中數(shù)據(jù)，當出現(xiàn)FF FF FFH數(shù)據(jù)時便停止播放。
    3） 【API格式】
    C：int SACM_S480_Play（int Speech_Index, int Channel, int Ramp_Set）；
    ASM：R1=[ Speech _Index]
     R2=[ Channel]
     R3=[ Ramp_Set]
     Call SACM_S480_Play
    【功能說明】播放資源中SACM_S480語音。
    【參 數(shù)】Speech _Index 表示語音索引號。
    Channel： 1.通過DAC1通道播放； 2.通過DAC2通道播放； 3.通過DAC1和  DAC2雙通道播放。
    Ramp_Set：0.禁止音量增/減調(diào)節(jié)； 1.僅允許音量增調(diào)節(jié)； 2.僅允許音量減調(diào)  節(jié)； 3.允許音量增/減調(diào)節(jié)。
    【返 回 值】無。
    【備 注】
    ① SACM_S480的數(shù)據(jù)率有4.8Kbps\7.2Kbps三種，可在同一模塊的幾種算法中自動選擇一種。
    ②Speech_Index是定義在resource.inc文件中資源表（T_SACM_S480_SpeechTable）的偏移地址。
    ③ 中斷服務子程序中F_FIQ_Service_ SACM_S480必須放在TMA_FIQ中斷向量上（參見SPCE的中斷系統(tǒng)）。
    ④函數(shù)允許TimerA以所選的的數(shù)據(jù)采樣率（計數(shù)溢出）中斷。
    SACM_S480自動方式主程序流程見：

6 結(jié)語
    凌陽公司的SPCE061A的結(jié)構(gòu)特點及其相關(guān)的一些開發(fā)平臺為我們控制和播放提供了極其方便的條件，當然SPCE061A還有很多的類似于其他方面的單片機所具有的功能，使用起來同樣方便。隨著市場競爭的激烈，開發(fā)者對產(chǎn)品開發(fā)的資金和時間的投入不斷縮小，相信凌陽科技能實現(xiàn)開發(fā)者們的需求。