畢業(yè)設計說明書----智能紅外測溫計總體電路設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　傳統(tǒng)的溫度計多采用物理原理，根據水銀等隨溫度升降的熱脹冷縮的性質，通過讀取刻度值來判斷溫度值，這種方法不太方便，且測量需要的時間較長。本項目提供一種新的溫度測量方案，采用具有SPI（Serial Peripheral Interface 串行外圍接口）接口的TN系列紅外溫度傳感器來測量溫度信號，可同時測量目標溫度和環(huán)境溫度，并將

2、測量的數(shù)據送給SPCE061A單片機處理，之后送數(shù)碼管顯示，同時利用SPCE061A單片機的語音功能播報溫度值。紅外測溫打破了傳統(tǒng)的測溫模式，它響應快、測量精度高、可靠性高、范圍廣，為非接觸測量，因而不易損壞。該溫度計以其準確快捷的測量功能、清晰易懂的數(shù)字化顯示方便人們日常生活使用，語音播報功能使其更加智能化、人性化。</p><p>　　關鍵詞：紅外測溫；SPCE061A單片機；語音播報</p>

3、<p>　　A Design of Intelligent Infrared Thermometer</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Most of the traditional thermometers adopts mercury column which has the physical principle

4、that it expands with heat and contracts with cold along with the change of temperature, and we can read the temperature out according to the infinity. This method is not convenient, and it takes a long time to measure. T

5、his paper proposes a new thermometer project to measure the temperature signal by using the TN series infrared temperature sensor which has the SPI (Serial Peripheral Interface). The senso</p><p>　　Key words

6、: infrared thermometry; SPCE061A microcontroller; voice report</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　1.1 選題的目的和意義1</p><p>　　1.2 紅

7、外測溫技術的發(fā)展和國內外研究概況1</p><p>　　1.3 設計任務和要求3</p><p>　　1.3.1 設計任務3</p><p>　　1.3.2 設計要求3</p><p><b>　　2 概述4</b></p><p>　　2.1 紅外測溫概況4</p>&

8、lt;p>　　2.1.1 紅外測溫的基礎理論4</p><p>　　2.1.2 紅外測溫的特點7</p><p>　　2.2 智能化測量儀表概述7</p><p>　　2.2.1 智能化測量儀表的基本組成及其發(fā)展8</p><p>　　2.2.2 智能化測量儀表的設計方法9</p><p>　　3 系統(tǒng)

9、方案論證11</p><p>　　3.1 任務分析11</p><p>　　3.2 方案選擇11</p><p>　　3.2.1 方案一11</p><p>　　3.2.2 方案二11</p><p>　　3.3 系統(tǒng)工作原理12</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件設計14</

10、p><p>　　4.1 主控模塊14</p><p>　　4.1.1 SPCE061A簡介14</p><p>　　4.1.2 SPCE061A精簡開發(fā)板15</p><p>　　4.1.3 主控模塊電路16</p><p>　　4.2 電源和音頻輸出電路16</p><p>　　4.2.

11、1 電源電路16</p><p>　　4.2.2 音頻輸出電路16</p><p>　　4.3 紅外測溫模塊16</p><p>　　4.3.1 紅外測溫模塊的引腳介紹18</p><p>　　4.3.2 紅外測溫模塊時序圖18</p><p>　　4.3.3 紅外測溫模塊溫度值的計算19</p>

12、;<p>　　4.4 鍵盤顯示模塊20</p><p>　　4.4.1 鍵盤顯示電路20</p><p>　　4.4.2 模塊功能及接口說明20</p><p>　　4.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖21</p><p>　　5 系統(tǒng)軟件設計22</p><p>　　5.1 主程序22</p&g

13、t;<p>　　5.2 測溫程序22</p><p>　　5.3 播報顯示程序22</p><p>　　5.4 中斷服務程序22</p><p>　　5.5 軟件結構22</p><p>　　6 抗干擾技術29</p><p>　　6.1 單片機抗干擾技術概述29</p><

14、;p>　　6.1.1 干擾的來源和后果29</p><p>　　6.1.2 硬件抗干擾技術30</p><p>　　6.1.3 軟件抗干擾技術32</p><p>　　6.2 本系統(tǒng)采用的抗干擾技術34</p><p><b>　　7 結論36</b></p><p><b&

15、gt;　　致謝37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p>　　附錄一 智能紅外測溫計的程序39</p><p><b>　　1 主程序39</b></p><p>　　2 讀測量數(shù)據的用戶函數(shù)41</p><p>　

16、　3 紅外測溫模塊驅動函數(shù)43</p><p>　　4 顯示并播放溫度值函數(shù)46</p><p>　　5 共陰數(shù)碼管顯示驅動程序48</p><p>　　6初始化鍵盤函數(shù)和掃描鍵盤函數(shù)55</p><p>　　7 中斷服務程序57</p><p>　　附錄二 系統(tǒng)總體硬件電路圖59</p>&

17、lt;p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 選題的目的和意義</p><p>　　體溫是人體生命活動的基本特征，也是觀察人體機能是否正常的重要指標之一。在目前的日常生活中，人們使用最廣的水銀體溫計是根據水銀等隨溫度升降的熱脹冷縮的性質，通過讀取刻度值來判斷溫度值，它有著諸多缺點：傳統(tǒng)溫度計在使用時，要和被測量者接觸，往往要等待較長時間，以

18、期讓其充分受熱，當測量結束后還要將水銀重新甩入水銀泡中。由于水銀泡是由很薄的玻璃制成極易破碎，而且其中的水銀蒸汽對人體有著極強的毒害作用，報紙上就曾多次刊登小孩因咬碎水銀泡而誤吞水銀造成中毒的事件，可見普通的水銀體溫計有著非常嚴重的安全隱患。</p><p>　　紅外測溫為測量人體溫度提供了快速、非接觸測量手段，可廣泛、有效地用于密集人群的體溫測量。非接觸紅外測溫計針對特定人群，比如兒童或老人，極其方便。且利用單

19、片機技術開發(fā)的語音功能便可克服傳統(tǒng)體溫計的許多缺陷。它不但可以以數(shù)字的方式顯示出測量結果，使測量過程變得直觀，而且可以根據需要以語音播報出當前的溫度值，除此之外，語音體溫計還具有較高的靈敏度，可以在幾秒鐘內測得結果，且壽命長，是較為理想的測溫儀器。</p><p>　　智能紅外測溫計的設計，其內容涉及電子技術、檢測技術、單片機技術等多方面內容。紅外測溫為測量人體體溫提供了快速、非接觸測量手段，可廣泛、有效地用于密

20、集人群的體溫排查，例如2003年“非典”期間，紅外測溫得到了廣泛的應用。非接觸測量計對特定人群，比如兒童或老年人，有很好的效果。紅外測溫技術也是一門很實用和前沿的技術，以此作為畢業(yè)設計，利于理論聯(lián)系實際，形成個人在這一方面的知識體系，是對本科階段學習內容的升華，特別是對單片機控制、傳感器技術知識深入，它對學生自身綜合素質與工程能力的培養(yǎng)也有重要意義。</p><p>　　1.2 紅外測溫技術的發(fā)展和國內外研究概況

21、</p><p>　　1800年，英國天文學家威·赫謝耳在研究太陽光譜部分的熱效應時,發(fā)現(xiàn)熱效應最大的位置在紅光之外，當時稱之為“不可見光”。到1935年，安培稱之為紅外線，也可稱之為紅外輻射。之后，人們花了一百多年時間認識紅外輻射的電磁本質，并建立了熱輻射的基本規(guī)律,為紅外技術的應用奠定了理論基礎。近代紅外技術始于二戰(zhàn)，推動技術發(fā)展的原因主要是由于軍事上的迫切需要和航天工程的蓬勃開展。半個世紀以來隨著

22、光學技術、半導體技術、電子技術的發(fā)展，紅外技術也日趨完善，其中紅外測溫技術也形成了完整的理論并成功的應用于醫(yī)學、工農業(yè)、礦業(yè)等領域。</p><p>　　我國的紅外技術研究起步于60年代，70年代后期開始了紅外玻璃測溫計的研究，并取得了可喜成果，但至今未形成系列產品，工業(yè)應用僅在近幾年才開始。國外的紅外測溫技術發(fā)展較早，技術比較成熟，紅外測溫產品種類繁多，測溫精度及分辨率較高。表1.1和表1.2分別是國內和國外紅

23、外測溫產品性能的簡單比較。</p><p>　　表1.1 國內紅外測溫產品性能</p><p>　　表1.2 國外紅外測溫產品性能</p><p>　　從表中可以看出，國內紅外測溫技術相對來說技術落后，產品種類比較單一，測溫精度及測溫分辨率也不如國外產品在技術性能上國內產品與國外產品相比還有一定差距，但隨著紅外產品在國內應用得更加普及，會有更多廠家和科研機構進行這方

24、面的研究，會推動我國紅外測溫產品性能的提高，以滿足工農業(yè)生產的需要。2003年，一場“非典”疫情襲擊我國，要求快速而非接觸的體溫測量技術，由此紅外測溫技術得到了廣泛的應用，催生出很多紅外測溫儀器。</p><p>　　1.3 設計任務和要求</p><p>　　1.3.1 設計任務</p><p>　　利用單片機作為控制板，控制紅外測溫模組實現(xiàn)溫度測量，并能實現(xiàn)溫度

25、的顯示和播放功能，完成一個完整的智能化紅外溫度計設計：</p><p>　　1.3.2 設計要求</p><p>　　1. 通過I/O口控制啟動測溫，利用鍵盤控制溫度測量，并能顯示溫度值，同時語音播報測量值；</p><p>　　2. 可以測量目標溫度和環(huán)境溫度；</p><p>　　3. 測量結果表示的精度為小數(shù)點后兩位。測量結果表示的精度

26、，并非測量精度，測量精度以傳感器的性能決定。</p><p><b>　　2 概述</b></p><p>　　2.1 紅外測溫概況</p><p>　　2.1.1 紅外測溫的基礎理論</p><p>　　紅外線是電磁波譜的一個部分，這一波段位于可見光和微波之間。根據普朗克輻射定理，凡是絕對溫度大于零度的物體都能輻射電磁

27、能，物體的輻射強度與溫度及表面的輻射能力有關，輻射的光譜分布也與物體溫度密切相關。在電磁波譜中，我們把人眼可直接感知的0.4～0.75微米波段稱為可見光波段，而把波長從0.75至1000微米的電磁波稱為紅外波段，紅外波段的短波端與可見光紅光相鄰，長波端與微波相接?？梢姽廨椛渲饕獊碜愿邷剌椛湓?，如太陽、高溫燃燒氣體、灼熱金屬等，而任何低溫、室溫或加熱后的物體都有紅外輻射。</p><p><b>　　1.

28、 生物波譜</b></p><p>　　生物波譜，又叫生物頻譜，是生物自身發(fā)出的生物物理信息的光波或頻率的綜合稱謂，它構成生物體周圍的生物信息場。科學研究表明，生物體（包括人體）可產生溫度場、電場和磁場等，統(tǒng)稱為生物信息場，可以用物理學中的電磁波譜頻率或波長、溫度等物理因子來表述。 </p><p>　　生物波譜的波長覆蓋范圍在電磁波譜中的紫外線到弱微波之間，人體的生

29、物波譜則主要在紅外線到弱微波區(qū)域，尤其集中在紅外線波段范圍。因此它遵循電磁波的一切特性。 </p><p>　　生物波譜的這種物理信息的存在、變化是與生物體自身功能狀態(tài)密切相關的，同樣可以反映生物體的健康狀態(tài)?？茖W實驗證實，生物體自身是一個天然的能量和信息輻射源，在其活體狀態(tài)下，它每時每刻都在向周圍環(huán)境發(fā)射著這種特定的生物波譜信號，只是其能量相對于其它輻射源較弱而已。從醫(yī)學角度看，人體是一個生物體，從物

30、理學角度看，人體是一個天然的特定生物信息輻射源，中醫(yī)所謂的“氣”，也就是人體發(fā)出的生物信息的特定方式。</p><p>　　2. 人體的生物波譜</p><p>　　在人體生物信息場已知物理參數(shù)的實驗測量中，對輻射能量比較集中的波譜分布，取得比較一致的數(shù)值結果，J·D哈里認為，人體輻射能量與皮膚表面溫度及比輻射率有關?；铙w皮膚光譜范圍約為3-50μm，其中8-14μm波段的輻射量

31、占總能量的46%，峰值波長約為9.5μm，雖然人體生物波譜分布范圍較寬，從可見光到微波波段，但在非能量集中區(qū)域，信號強度較低，尤其在遠端的數(shù)值極其微弱。</p><p>　　經科學檢測，不管人的膚色如何，干燥皮膚的紅外輻射率(emissivity)均為0.98,近似為黑體。根據Planck定律，其波長主要分布在2.5-25μm紅外波段范圍內，根據 Wien 定律λm·T＝2898（Kμm），人體皮膚輻射

32、的峰值波長約9.5μm 。</p><p>　　3. 紅外輻射的發(fā)射及其規(guī)律</p><p>　　先簡單介紹一下黑體的紅外輻射規(guī)律。所謂黑體，簡單講就是在任何情況下對一切波長的入射輻射吸收率都等于1的物體，也就是說全吸收。顯然，因為自然界中實際存在的任何物體對不同波長的入射輻射都有一定的反射（吸收率不等于1），所以，黑體只是人們抽象出來的一種理想化的物體模型。但黑體熱輻射的基本規(guī)律是紅外研

33、究及應用的基礎，它揭示了黑體發(fā)射的紅外熱輻射隨溫度及波長變化的定量關系。下面，我著重介紹其中的三個基本定律。</p><p>　　(1) 輻射的光譜分布規(guī)律-普朗克輻射定律</p><p>　　一個絕對溫度為T(K)的黑體，單位表面積在波長附近單位波長間隔內向整個半球空間發(fā)射的輻射功率(簡稱為光譜輻射度) 與波長、溫度T滿足下列關系： </p><p>　

34、　式中，分別為第一、第二輻射常數(shù)。   </p><p>　　普朗克輻射定律是所有定量計算紅外輻射的基礎。</p><p>　　斯忒藩（德）—玻爾茲曼（奧）（ Stefan-Boltzmann）定律：</p><p>　　物體的總輻射率，即單位面積發(fā)射總功率與黑體溫度的四次方及材料表面的發(fā)射率成正比。數(shù)學表示為：</p>

35、<p><b>　　（2-2）</b></p><p>　　其中：，為 Stefan-Boltzmann常數(shù)，ε為材料表面發(fā)射率。1879年斯特藩從實驗上總結而得到該公式，1884年玻耳茲曼從理論上證明了它。 </p><p>　　斯蒂芬-玻耳茲曼定律表明，凡是溫度高于開氏零度的物體都會自發(fā)地向外發(fā)射紅外熱輻射，而且，黑體單位表面積

36、發(fā)射的總輻射功率與開氏溫度的四次方成正比。而且，只要當溫度有較小變化時，就將會引起物體發(fā)射的輻射功率很大變化。那么，我們可以想象一下，如果能探測到黑體的單位表面積發(fā)射的總輻射功率，不是就能確定黑體的溫度了嗎？因此，斯蒂芬-玻耳茲曼定律是所有紅外測溫的基礎。</p><p>　　輻射的空間分部規(guī)律——朗伯余弦定律</p><p>　　所謂朗伯余弦定律，就是黑體在任意方向上的輻射強度與觀測方向

37、相對于輻射表面法線夾角的余弦成正比：   </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　此定律表明，黑體在輻射表面法線方向的輻射最強。因此，實際做紅外檢測時。應盡可能選擇在被測表面法線方向進行，如果在與法線成角方向檢測，則接收到的紅外輻射信號將減弱成法線方向最大值的倍。</p>

38、<p>　　4. 實際物體的紅外輻射規(guī)律</p><p>　　（1）基爾霍夫輻射定律：</p><p>　　德國物理學家基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff,1824～1887）通過實驗發(fā)現(xiàn)：在相同的溫度下，各種物體在同一波長的發(fā)射率與吸收率的比值都相等，并等于該溫度下黑體在同一波長的發(fā)射率。數(shù)學表示為： </p><p><

39、b>　?。?-4）</b></p><p>　　其中λ為波長、 T為物體絕對溫度，表示黑體在特定溫度和波長下的本領，為常數(shù)。該定律指出物體發(fā)射本領和吸收率之間的普遍關系，通俗地說就是輻射能力越強的物體，其吸收能力也越強。</p><p>　　物體的輻射出射度M(T)和吸收本領的比值M/與物體的性質無關，等于同一溫度下黑體的輻射出射度M0(T)。其表明，吸收本領大的物體，其

40、發(fā)射本領大，如果該物體不能發(fā)射某一波長的輻射能，也決不能吸收此波長的輻射能。</p><p><b>　　（2）發(fā)射率</b></p><p>　　實驗表明，實際物體的輻射度除了依賴于溫度和波長外，還與構成該物體的材料性質及表面狀態(tài)等因素有關。這里，我們引入一個隨材料性質及表面狀態(tài)變化的輻射系數(shù)，則就可把黑體的基本定律應用于實際物體。這個輻射系數(shù)，就是常說的發(fā)射率，或

41、稱之為比輻射率，其定義為實際物體與同溫度黑體輻射性能之比。</p><p>　　2.1.2 紅外測溫的特點</p><p>　　1. 遠距離和非接觸測量</p><p>　　紅外測溫不需要與被測物體接觸，并可遠距離測量，它特別適合于對高速運動物體、旋轉體、帶電體和高溫高壓下物體的溫度測量。</p><p><b>　　2. 響應速度

42、快</b></p><p>　　紅外測溫不象熱電偶、溫度計那樣，需要與被測量體接觸以達到熱平衡，只要接到目標的紅外輻射即可測量，其響應時間在毫秒甚至微秒數(shù)量級。</p><p><b>　　3. 靈敏度高</b></p><p>　　因物體溫度的微小變化會引起輻射功率的較大變化，容易被探測器探出，故紅外測溫的可測溫差很小，可達零點幾

43、攝氏度。</p><p><b>　　4. 準確度高</b></p><p>　　紅外測溫是非接觸測量，不破壞物體本身的溫度分布，因而所測溫度真是、準確、誤差可達0.1oC以下。</p><p><b>　　5. 測溫范圍廣</b></p><p>　　測溫范圍可從負幾十攝氏度到正幾千攝氏度。<

44、;/p><p>　　2.2 智能化測量儀表概述</p><p>　　隨著微電子技術的不斷發(fā)展，微處理器芯片的集成度越來越高，已經可以在一塊芯片上同時集成CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、并行和串行接口、甚至A/D轉換器等。人們把這種超大規(guī)模集成電路稱作單片微控制器（MCU，Single Chip Microcontroller），簡稱為單片機。單片機的出現(xiàn)，引起了儀器儀表結構的根本性變革，以單片

45、機為主體取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)電子線路，可以很容易地將計算機技術與測量控制技術結合在一起，組成新一代所謂的“智能化測量控制儀表”。這種新型的智能儀表在測量過程中自動化，測量結果的數(shù)據處理以及功能的多樣化方面都取得了巨大的進展。目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理器使之成為智能儀表的，而目前在儀器儀表中使用最多的微處理器就是單片機。在測量控制儀表中采用單片機技術使之成為智能儀表后能解決許多傳統(tǒng)儀表不能

46、或不易解決的難題，同時還能簡化儀表電路，提高儀表的可靠性，降低儀表的成本以及加快新產品的開發(fā)速度。這類儀表的設計重點已經從模擬和邏輯電路設計轉向專用的單片機模板或功能部件、接口電路以及輸入/輸出通道的設計、通用或專用軟件程序的開發(fā)。</p><p>　　2.2.1 智能化測量儀表的基本組成及其發(fā)展</p><p>　　以單片機為核心的智能化測量儀表的基本組成如圖2.1所示。單片機是儀表的主

47、體，對于小型儀表來說，單片機內部的存儲器已經足夠；大型儀表要進行復雜的數(shù)據處理，或者要完成復雜的控制功能，其監(jiān)控程序較大，測量、處理的數(shù)據很多，這是需要在單片機外部擴展片外存儲器，被測量的模擬信號經過A/D轉換之后，通過輸入通道進入單片機內部；單片機根據由鍵盤置入的各種命令，或者送往打印機打印，或者經過D/A轉換后成為能夠完成某種控制的模擬電壓。通信接口的功能是通過接口總線與其他儀器儀表甚至計算機作遠距離通信，以達到資源共享的目的。&l

48、t;/p><p>　　現(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術的影響，不斷發(fā)展變化。傳感器正朝著小型、固態(tài)、多功能和集成化的方向發(fā)展。有許多國家正致力于將微處理器與傳感器集成于一體，以構成超小型、廉價的測量儀器的主體。</p><p>　　近20年來，由于微電子學的進步以及計算機應用的日益廣泛，智能化測量控制儀表已經取得了巨大的進展。從技術背景上來說，硬件集成電路的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是一個重要因素，各種集成

49、電路芯片都在朝大規(guī)模、全CMOS化的方向發(fā)展。CMOS電路具有功耗低、工作溫度范圍寬的特點。一個全CMOS電路系統(tǒng)的功耗只是普通TTL系統(tǒng)功耗的1/10，采用這種CMOS芯片組成的智能化測量控制儀表可以采用干電池供電，從根本上解決了市電干擾的問題。同時還可以使儀器小型化，便于攜帶。</p><p>　　2.2.2 智能化測量儀表的設計方法</p><p>　　智能化測量控制儀表設計的主要內

50、容通常包含硬件(連同單片機在內的全部電子線路)、軟件(包括監(jiān)控管理程序及各種功能模塊)及儀表結構工藝三大部分。設計者應該熟悉要設計儀表的工作原理和技術性能，應能對儀表的硬件部分獨立進行設計和計算；能夠根據該儀表的各項測量功能獨立進行軟件設計；還要能夠根據所設計的原理電路，綜合考慮儀表的性能和技術要求，合理地布置元器件，繪制出儀表的線路圖；最后，對所設計的儀表進行總調，發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤之處及時修正，直至所設計的智能化測量控制儀表達到預期的

51、要求。</p><p>　　在智能化測量控制儀表的設計研制過程中，要按儀表的功能把硬件和軟件分成若干個模塊，對各個模塊采用“自頂向下”的順序分別進行設計和調試，最后將各模塊連接起來進行總調。首先要對智能化測量控制儀表進行總體設計。按儀表應完成的任務確定其功能。</p><p>　　在智能化測量控制儀表中，單片機是核心，因此在硬件設計時首先要考慮單片機的選擇，然后再確定與之配套的外圍芯片。在

52、選擇單片機時，要考慮的因素有字長、尋址能力、指令功能、執(zhí)行速度、中斷能力以及市場對該種單片機的軟、硬件支持狀況等。</p><p>　　在充分考慮上述各種因素正確選擇了單片機之后，還要進行輸入和輸出接口和其他功能組件的設計。輸入/輸出接口是智能化測量控制儀表與外部設備交換信息的通道，它包括A/D和D/A轉換接口、鍵盤顯示器接口、打印機接口以及各種通訊接口等。</p><p>　　軟件設計也

53、是智能化測量控制儀表的一個主要內容。設計者不僅應能熟練地進行各種硬件電路設計，同時還必須掌握軟件的設計方法。通常的軟件設計方法是先畫出程序流程圖，然后根據流程圖寫出程序。常用的程序設計方法有模塊法、自頂向下設計法、結構化程序設計三種。</p><p><b>　　3 系統(tǒng)方案論證</b></p><p><b>　　3.1 任務分析</b><

54、;/p><p>　　從設計任務及要求來看，整個設計要求我們完成一個智能紅外測溫計的設計。這個測溫計能夠通過按鍵來啟動紅外測溫，之后需要將測溫數(shù)據送單片機處理，得到溫度值；這一溫度值又需要顯示并且語音播報出來，從而實現(xiàn)其智能化和人性化。從這一分析來看，整個系統(tǒng)需要這樣幾個功能模塊：單片機主控模塊、紅外測溫模塊、鍵盤顯示模塊以及語音輸出模塊。其中單片機機型的選擇至關重要，因為它的選擇關系到整個系統(tǒng)的復雜和難易程度。<

55、;/p><p><b>　　3.2 方案選擇</b></p><p>　　根據前面的任務分析，我們知道方案選擇的關鍵是單片機機型的選擇。目前市場上主流單片機是8位和16位的單片機，而且現(xiàn)在主要都是采用帶有閃存或其他功能的新型單片機，如8位的有美國Atmel公司的AT89C51、AT89S51等，PHLIPS公司的89C51RD2等等，16位的有臺灣凌陽科技研發(fā)的SPCE0

56、61A等，因而這里主要介紹兩種方案。</p><p><b>　　3.2.1 方案一</b></p><p>　　采用MCS-51系列單片機外接數(shù)字式紅外探頭進行溫度的數(shù)字化采集，并將結果通過LED/LCD模塊顯示，并需要給其設計相應的鍵盤電路和語音輸出電路。同樣也可以采用其它的8位單片機實現(xiàn)，方案結構如圖 3.1所示。</p><p><

57、;b>　　3.2.2 方案二</b></p><p>　　采用SPCE061A單片機外接數(shù)字式紅外探頭進行溫度的數(shù)字化采集，并通過內部語音算法將結果播報出來。方案結構如圖3.2所示。</p><p>　　比較方案一和方案二：方案一采用8位單片機，資源比較適中，但是如果需要實現(xiàn)語音功能則比較困難，擴展電路比較復雜，而且還需要專用的仿真器；方案二采用SPCE061A單片機，該

58、16位單片機運算能力強，操作簡單，而且?guī)в姓Z音功能，可以非?？旖莸貙崿F(xiàn)語音輸出功能，提高了集成度，并且能實現(xiàn)在線仿真、調試，帶來了諸多便利，所以最終選擇方案二。</p><p>　　系統(tǒng)的顯示方案有數(shù)碼管顯示和液晶顯示，本設計中我們采用數(shù)碼管來顯示。臺灣凌陽公司同時開發(fā)了很多功能模塊，可供我們選擇，為我們完成紅外測溫計的設計提供了很多便利。本設計中主要采用了其生產的61板、紅外測溫模塊和鍵盤顯示模塊。系統(tǒng)結構框圖

59、如圖3.3所示。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)工作原理</p><p>　　61板作為整個系統(tǒng)的控制中心，負責控制啟動溫度的測量、接受測量</p><p>　　數(shù)據、計算溫度值，并根據取得的鍵值控制播報顯示過程，同時通過音頻輸出通道播報溫度值；紅外測溫模塊負責溫度的測量、采集，并將采集數(shù)據通過數(shù)據端口傳送到SPCE061A單片機；鍵盤顯示模塊控制按鍵操作和<

60、;/p><p>　　溫度的顯示。通過按鍵啟動紅外測溫模塊，測量結束返回測量結果，待MCU運算處理得出目標溫度和環(huán)境溫度后將溫度對結果進行語音播報。利用鍵盤可以控制測溫計的靈活性，按K1鍵，測量、播報和顯示目標溫度與環(huán)境溫度；按K2鍵，僅測量、播報和顯示目標溫度；按K3鍵，僅測量、播報和顯示環(huán)境溫度。系統(tǒng)功能框圖如圖3.4所示。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)硬件設計</b

61、></p><p>　　該紅外測溫系統(tǒng)主要由SPCE061A精簡開發(fā)板（61板）、具有SPI接口的TN系列紅外測溫模塊、鍵盤顯示模塊以及電源和揚聲器組成，系統(tǒng)結構與連接圖如圖4.1所示。</p><p>　　該系統(tǒng)以16位單片機SPCE061A作為控制核心，由于紅外測溫模塊具有SPI接口，故可以直接與單片機的I/O口相連接，不需要信號放大及調理電路。鍵盤電路可以控制溫度的測量，并把測

62、得的溫度通過數(shù)碼管顯示出來。揚聲器可以實現(xiàn)溫度的語言播報，超過設定值會自動報警。電源模塊為整個系統(tǒng)提供電源，該電源模塊為三節(jié)五號電池及電池盒組成。</p><p><b>　　4.1 主控模塊</b></p><p>　　4.1.1 SPCE061A簡介</p><p>　　1 SPCE061A簡介</p><p>　　

63、SPCE061A 是繼µ’nSP?系列產品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結構的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調試等功能，SPCE061A里只內嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使µ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復雜的數(shù)字信號。因此，與SPCE500A相比，以µ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)

64、字語音識別應用領域產品的一種最經濟的選擇。</p><p><b>　　2 部分性能簡介</b></p><p>　　◎ 工作電壓(CPU) VDD為2.4～3.6V (I/O) VDDH為2.4～5.5V</p><p>　　◎ CPU時鐘：0.32MHz～49.152MHz ；</p><p>　　◎ 可編程音頻處理

65、；</p><p><b>　　◎ 晶體振蕩器;</b></p><p>　　◎ 系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))，耗電僅為2µA@3.6V；</p><p>　　◎ 2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值)；</p><p>　　◎ 2個10位DAC(數(shù)-模轉換)輸出通道；</p&g

66、t;<p>　　◎ 32位通用可編程輸入/輸出端口；</p><p>　　◎ 14個中斷源可來自定時器A / B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；</p><p>　　◎ 具備觸鍵喚醒的功能；</p><p>　　◎ 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；</p><p>　　◎

67、鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；</p><p>　　◎ 32768Hz實時時鐘；</p><p>　　◎ 7通道10位電壓模-數(shù)轉換器(ADC)和單通道聲音模-數(shù)轉換器；</p><p>　　◎ 聲音模-數(shù)轉換器輸入通道內置麥克風放大器和自動增益控制(AGC)功能；</p><p>　　◎ 具備串行設備接口；</p>&l

68、t;p>　　◎ 具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；</p><p>　　◎ 內置在線仿真電路ICE（In- Circuit Emulator）接口；</p><p><b>　　◎ 具有保密能力；</b></p><p>　　◎ 具有WatchDog功能。</p><p>　　4.1.2 SP

69、CE061A精簡開發(fā)板</p><p>　　SPCE061A精簡開發(fā)板（簡稱61板），是以凌陽16位單片機SPCE061A為核心的精簡開發(fā)－仿真－實驗板，是“凌陽科技大學計劃”專為大學生、電子愛好者等進行電子實習、課程設計、畢業(yè)設計、電子制作及電子競賽所設計的，也可作為單片機項目初期研發(fā)使用。</p><p>　　61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

70、部分和DAC音頻輸出部分）、復位電路等，采用電池供電，方便隨身攜帶。61板上有調試器接口（Probe接口）以及下載線（EZ_Probe）接口，分別可接凌陽科技的在線調試器、簡易下載線，配合unSP IDE，可方便地在板上實現(xiàn)程序的下載、在線仿真調試。</p><p>　　4.1.3 主控模塊電路</p><p>　　本系統(tǒng)以SPCE061A單片機為主控機，因而主控模塊實際上就是SPCE06

71、1A單片機的最小系統(tǒng)。最小系統(tǒng)主要包括SPCE061A芯片及其外圍的基本電路：晶振輸入電路（OSC）、鎖相環(huán)電路（PLL）、復位電路（RESET）、指示燈（LED）等，這些電路都做在61板中。主控模塊電路如圖4.2所示。</p><p>　　4.2 電源和音頻輸出電路</p><p>　　4.2.1 電源電路</p><p>　　SPCE061A的內核供電為3.3V

72、，而I/O端口可接3.3V也可以接5V，所以在電源模塊（61板上）有個電源選擇跳線J5，本系統(tǒng)需要的端口高電平為3.3V，跳線在1、2上，電源電路如圖4.3所示。</p><p>　　4.2.2 音頻輸出電路</p><p>　　SPCE061A內置2路10位精度的DAC，只需要外接功放電路即可完成語音的播報。圖4.4是音頻輸出電路圖，可以直接接揚聲器輸出聲音。圖中的SPY0030也是凌陽

73、公司的產品，何LM386相比，它還具有下列優(yōu)勢：LM386工作電壓需要4V以上，SPY0030僅需2.4V即可工作；LM386輸出功率100mW以下，SPY0030約700mW。</p><p>　　4.3 紅外測溫模塊</p><p>　　紅外測溫模塊采用非接觸測溫手段，解決了傳統(tǒng)測溫中需要接觸的問題，具有回應速度快、測量精度高、測量范圍廣以及可同時測量目標溫度和環(huán)境溫度的特點。測量回應

74、時間大約為0.5s，而且，它具備SPI接口，可以很方便地與MCU傳輸數(shù)據。紅外測溫模塊參數(shù)如表4.1所示。</p><p>　　表4.1 紅外測溫模塊的參數(shù)</p><p>　　4.3.1 紅外測溫模塊的引腳介紹</p><p>　　紅外測溫模塊的引腳圖如圖4.5所示，</p><p>　　其中： V為電源電壓引腳VCC，VCC一般為3V到5

75、V之間的電壓，一般取VCC為3.3V；</p><p>　　D為數(shù)據接收引腳，沒有數(shù)據接收時D為高電平；</p><p>　　C為2KHz Clock輸出引腳；</p><p><b>　　G為接地引腳；</b></p><p>　　A為測溫啟動信號引腳，低電平有效。</p><p>　　4.3.

76、2 紅外測溫模塊時序圖</p><p>　　紅外測溫模塊的時序圖如圖4.6所示，為SPI數(shù)據格式，在CLOCK的下降沿接收數(shù)據，一次溫度測量需接收5個字節(jié)的數(shù)據，這五個字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標溫度，為0x66表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(shù)據；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據；Sum為驗證碼，接收正確時Sum=Item+MSB+LSB；CR為結束標志，當CR為0x0dH時表示完成一次溫度數(shù)據

77、接收。 </p><p>　　接收5個字節(jié)的數(shù)據，這五個字節(jié)中：Item為0x4c表示測量目標溫度，為0x66表示測量環(huán)境溫度；MSB為接收溫度的高八位數(shù)據；LSB為接收溫度的低八位數(shù)據；Sum為驗證碼，接收正確時Sum=Item+MSB+LSB；CR為結束標志，當CR為0x0dH時表示完成一次溫度數(shù)據接收。</p><p>　　一幀數(shù)據包括5個Byte，每個Byte代表含義如下： <

78、;/p><p>　　Item： “L”(4CH): 代表此幀為目標溫度 </p><p>　　“f”(66H): 代表此幀為環(huán)境溫度 </p><p>　　MSB： 8 bit Data Msb </p><p>　　LSB： 8 bit Data Lsb </p><p>　　Sum： Item+MSB+LS

79、B=SUM </p><p>　　CR： 0DH,結束碼 </p><p>　　4.3.3 紅外測溫模塊溫度值的計算</p><p>　　無論測量環(huán)境溫度還是目標溫度，只要檢測到Item為0x4cH或0x66H同時檢測到CR為0x0dH，它們的溫度的計算方法都相同。計算公式為 ：</p><p>　　溫度 = Temp/16 – 273

80、.15 （4-1）</p><p>　　其中Temp為十進制， 而測量結果為16進制，把它直接轉換為十進制即可。比如MSB為0x14H，LSB為0x2aH，測量結果為0x142aH，十進制表示為5162，則測得溫度值為5162/16-273.15=49.475℃。</p><p>　　4.4 鍵盤顯示模塊</p><p>　　4.4

81、.1 鍵盤顯示電路</p><p>　　本設計中采用6位數(shù)碼管顯示，3個按鍵控制。整個電路我們采用凌陽公司的LED鍵盤顯示模塊。設計中用到的硬件電路如圖4.7所示。</p><p>　　4.4.2 模塊功能及接口說明</p><p>　　凌陽公司的LED鍵盤顯示模塊基本特性和主要功能如下：</p><p>　　1. LED鍵盤模塊采用DC5V

82、供電，也可以采用DC3.3V供電；</p><p>　　2. 擴展了6位8段數(shù)碼管，顯示范圍為-99999～999999；</p><p>　　3. 8個發(fā)光二極管，可作為顯示狀態(tài)信息使用； </p><p>　　4. 8個按鍵，可以組成1×8鍵盤也可組成2×4鍵盤；</p><p>　　5. 一個電位器，可以提供0～5V

83、的模擬電壓信號或者0～3.3V的模擬電壓,與模組輸入的VDD有關。 </p><p>　　在本設計中只用到了三個按鍵和六位數(shù)碼管顯示，下面簡單介紹一下用到的相關器件：</p><p>　　1. ULN2003A </p><p>　　其內部為三極管陣列，其IN腳相當于三極管的B極，OUT較相當于三極管的C極。若IN腳輸入高電平，對應的OUT腳接地；IN腳輸入低電平，

84、對應的OUT腳截止輸出。 圖中：IN1～IN7為輸入信號，OUT1～OUT7為輸出信號，輸入信號高電平有效。 </p><p>　　2. LG5621CH </p><p>　　共陰極2位數(shù)碼管。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號，G1、G2為2位數(shù)碼管的位信號。段信號高有效，位信號低有效。</p><p>　　3. LG5643EH</p><p&g

85、t;　　共陰極4位數(shù)碼管。其中a～dp為數(shù)碼管的段信號，d1、d2為時鐘冒號的段信號；G1～G4為4位數(shù)碼管的位信號，G5為時鐘冒號的位信號。段信號高有效，位信號低有效。</p><p>　　設計中按鍵和顯示功能采用LED鍵盤模組實現(xiàn)，其中按鍵選擇1×8獨立按鍵，顯示采用6位8段數(shù)碼管動態(tài)顯示，電路原理如圖4.7所示。圖中三極管的主要作用是用來放大驅動電流，從而增加顯示亮度。在連接時要注意：按鍵公共端都

86、接VCC，在鍵盤模塊上注意把ROW1和ROW2用跳線短接起來。IOB口高八位連接8個按鍵的COL8～COL1，IOA口低八位控制數(shù)碼管的段信號，IOB的低八位分別控制數(shù)碼管的位信號、發(fā)光二極管的公共端和第4位數(shù)碼管后時鐘冒號D_DP的位信號，其中IOB的低六位控制位信號DIG1～DIG6，IOB6控制發(fā)光二極管的公共端（本方案中沒有用到發(fā)光二極管模塊），IOB7控制第4位數(shù)碼管后時鐘冒號D_DP的位信號，該信號低電平有效，配合時鐘冒號D

87、_DP的段信號就可以點亮或者熄滅時鐘冒號。</p><p>　　4.5 系統(tǒng)總體硬件電路圖</p><p>　　系統(tǒng)的總體硬件電路圖見附錄二。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　根據結構化程序設計的要求，我們編程時采用模塊化和結構化編程。根據這一要求以及系統(tǒng)的功能要求，軟件結構主要

88、包含以下的程序模塊：主程序模塊、測溫程序模塊、播報顯示程序模塊以及中斷程序模塊。</p><p><b>　　5.1 主程序</b></p><p>　　主程序流程圖如圖5.1所示：初始化紅外測溫模塊，初始化鍵盤；進入主程序循環(huán)，調用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據鍵值散轉，進行相應的處理。</p><p><b>　　5.2 測溫程序&l

89、t;/b></p><p>　　主程序中，調用了測溫程序，其流程圖如圖5.2所示。程序中定義了一個返回變量，根據這個返回變量在主程序中可以根據該變量判斷是否測量到正確數(shù)據；調用啟動測溫程序啟動測溫；調用讀測量數(shù)據程序讀取測量數(shù)據；判斷第一個字節(jié)數(shù)據是否為0x4c或0x66，也就是判斷是否測量到目標溫度或環(huán)境溫度，是則依次取第二個字節(jié)數(shù)據和第三個字節(jié)數(shù)據，如果第五個字節(jié)數(shù)據為0x0d，則在證明讀到正確數(shù)據，根

90、據溫度計算公式計算溫度值，并給返回變量賦0，表明已經讀到正確的溫度值；否則直接返回。</p><p>　　5.3 播報顯示程序</p><p>　　該系統(tǒng)采用自動播報方式，播報顯示程序流程圖如圖5.3所示，百位顯示在第二位數(shù)碼管，十位顯示在第三位數(shù)碼管，個位顯示在第四位數(shù)碼管，小數(shù)點后第一、二分別顯示在第五、六位數(shù)碼管。</p><p>　　5.4 中斷服務程序&l

91、t;/p><p>　　該系統(tǒng)中用到了兩個中斷，一個是FIQ中斷，在這個中斷里調用F_FIQ_Service_SACM_S480函數(shù)進行語音解碼播報；另一個是用到的中斷是IRQ4_4KHz，用于刷新顯示。FIQ中斷服務程序流程圖和IRQ4中斷服務程序流程圖分別如圖5.4和圖5.5所示。</p><p><b>　　5.5 軟件結構</b></p><p&

92、gt;　　因為系統(tǒng)的硬件并不復雜，而且集成度較高，因而很多功能都需要軟件編程來實現(xiàn)，所以系統(tǒng)中涉及的軟件程序較多，需要很多實現(xiàn)獨立功能 的子程序。系統(tǒng)軟件結構圖如圖5.6所示，圖中可以看出各文件之間的調用關系。</p><p>　　各函數(shù)及其功能如下：</p><p>　　TNDriverUser.c文件里包含了TN_IR_GetData函數(shù)合一個延時函數(shù)，TN_IR_GetData函數(shù)的

93、功能是讀取測量結果并計算溫度值。這是一個用戶端函數(shù)，直接調用TN_IR_GetData函數(shù)就可以得到測量數(shù)據。</p><p>　　TNRFDriver.asm文件是底層驅動文件，包含了紅外模塊初始化函數(shù)TN_InitalIO、紅外模塊啟動函數(shù)TN_IRACK_EN和讀測量數(shù)據函數(shù)TN_ReadData；其中TN_InitalIO函數(shù)主要進行控制口初始化，TN_IRACK</p><p>

94、　　_EN函數(shù)用來啟動測溫，TN_ReadData函數(shù)用來讀取測量數(shù)據。</p><p>　　PlayData.c文件里包含PlaySnd_Auto自動播放語音函數(shù)和F_TempplayAndShow溫度值顯示播報函數(shù)，在主函數(shù)里直接調用F_TempplayAndShow就可以播放并且顯示已經計算好的溫度值。</p><p>　　Key.c是一個鍵盤底層驅動文件，包含鍵盤控制端口初始化函數(shù)

95、Key_Init和鍵盤掃描函數(shù)KeyScan函數(shù)。</p><p>　　Dig.asm是數(shù)碼管底層驅動文件，包含數(shù)碼管控制端口初始化函數(shù)DIG_Init，設置數(shù)碼管的某一位的顯示內容函數(shù)DIG_Set，設置所有數(shù)碼管的顯示內容函數(shù)DIG_SetAll，獲取某一位數(shù)碼管的顯示內容函數(shù)DIG_Get，獲取所有數(shù)碼管顯示內容函數(shù)DIG_GetAll，數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_Drive，停止數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_Off和恢

96、復數(shù)碼管顯示函數(shù) DIG_On。</p><p>　　isr.asm文件里定義了各個中斷函數(shù)，其中在_FIQ中斷服務函數(shù)里調</p><p>　　用F_FIQ_Service_SACM_S480函數(shù)播放語音，在_IRQ4的4KHz中斷里調用數(shù)碼管顯示函數(shù)DIG_Drive實現(xiàn)數(shù)碼管的動態(tài)刷新顯示。</p><p>　　main.c文件里包含了main()一個函數(shù)，

97、函數(shù)調用鍵盤掃描程序掃描鍵盤，根據返回的鍵值，調用TN_IR_GetData得到測量數(shù)據，計算成溫度值后進行播放并顯示。</p><p><b>　　6 抗干擾技術</b></p><p>　　6.1 單片機抗干擾技術概述</p><p>　　單片機廣泛應用于各種儀器儀表中，構成智能儀器，從而使儀器儀表的性能得到極大改善，但是單片機抗干擾措施不

98、解決,其它工作也是白費勁。要解決單片機抗干擾措施,必須先找出干擾源,然后采用單片機軟、硬件技術來解決。</p><p>　　6.1.1 干擾的來源和后果</p><p>　　干擾是以脈沖的形式進入單片機系統(tǒng)，其主要的渠道有三條，即空間干擾，供電系統(tǒng)干擾，過程通道干擾?？臻g干擾多發(fā)生在高電壓、大電流、高頻電磁場附近，并通過靜電感應，電磁感應等方式侵入系統(tǒng)內部；供電系統(tǒng)干擾以電源的噪聲干擾引起

99、的；過程通道干擾是干擾通過前向通道和后向通道進入系統(tǒng)。干擾源主要來自外部電源、內部電源、印制板自身干擾、空中、周圍電磁場干擾、外部干擾通過I/O口輸入等。干擾一般沿各種線路侵入系統(tǒng)。系統(tǒng)接地裝置不可靠，也是產生干擾的重要原因；各類傳感器，輸入輸出線路的絕緣損壞均有可能引入干擾。干擾產生的后果：</p><p>　　1. 數(shù)據采集誤差的加大</p><p>　　當干擾侵入單片機系統(tǒng)的前向通道

100、疊加在信號上，會使數(shù)據采集誤差增大，特別是前向通道的傳感器接口是小電壓信號輸入時，此現(xiàn)象會更加嚴重。</p><p><b>　　2. 程序運行失常</b></p><p>　　(1) 控制狀態(tài)失靈</p><p>　　在單片機系統(tǒng)中，由于干擾的加入使輸出誤差加大，造成邏輯狀態(tài)改變，最終導致控制失常。</p><p>&

101、lt;b>　　(2) 死機</b></p><p>　　在單片機系統(tǒng)受強干擾后，造成程序計數(shù)器PC值的改變，破壞程序正常運行。</p><p>　　3. 系統(tǒng)被控對象誤操作</p><p>　　(1) 單片機內部程序指針錯亂，指向了其它地方，運行了錯誤的程序；</p><p>　　(2) RAM中的某些數(shù)據被沖亂或者特殊寄存

102、器的值被改變，使程序計算出錯誤的結果。</p><p>　　(3) 中斷誤觸發(fā)，使系統(tǒng)進行錯誤的中斷處理。</p><p>　　4. 被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定</p><p>　　鎖存電路與被控對象間的線路(包括驅動電路)受干擾，從而造成被控對象狀態(tài)不穩(wěn)定。</p><p><b>　　5. 定時不準</b></p>

103、;<p>　　(1) 單片機內部程序指針錯亂，使中斷程序運行超出定時時間；</p><p>　　(2) RAM中計時數(shù)據被沖亂，使程序計算出錯誤的結果。</p><p><b>　　6. 數(shù)據發(fā)生變化</b></p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)中，由于外部RAM是可讀寫的，在干擾的侵入下，RAM中數(shù)據有可能發(fā)生改變，雖然ROM能

104、避免干擾破壞，但單片機片內RAM以及片內各種特殊功能寄存器等狀態(tài)都有可能受干擾而變化，甚至EEROM中的數(shù)據也可能誤讀寫，使程序計算出錯誤的結果。</p><p>　　針對上述干擾源，我們可以從硬件和軟件上采取措施來減少干擾。</p><p>　　6.1.2 硬件抗干擾技術</p><p><b>　　1. 供電系統(tǒng)</b></p>

105、<p>　　(1) 防止從電源系統(tǒng)引入干擾，可采取交流穩(wěn)壓器保證供電的穩(wěn)定性，防止電源的過壓和欠壓。使用隔離變壓器濾掉高頻噪聲，低通濾波器濾掉工頻干擾。</p><p>　　(2) 采用開關電源并提供足夠的功率余量，主機部分使用單獨的穩(wěn)壓電路，必要時輸入，輸出供電分別采用DC-DC模塊隔離，以避免各個部分相互干擾。</p><p>　　2. 注意印制電路板的布線與工藝<

106、/p><p>　　(1) 盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網，可防止產生地電位差和元件之間的耦合。</p><p>　　(2) 印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅動區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。</p><p>　　(3) 元件面和焊接面應采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導線平行

107、段過長；加大信號線間距。高頻電路互聯(lián)導線盡量短，使用45°或者圓弧折線布線，不要使用90°折線，以減小高頻信號的發(fā)射。</p><p>　　(4) 印制電路板要按單點接電、單點心接地的原則送電。三個區(qū)域的電源線、地線分三路引出。地線、電源線要盡量粗，噪聲元件與非噪聲元件要盡量離遠一些。時鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近于零。</p><p>

108、　　(5) 使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時鐘，時鐘產生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地，時鐘線盡量短，時鐘線要遠離I/O線，在石英晶體振蕩器下面要加大接地的面積而不應該走其它信號線。</p><p>　　(6) I/O驅動器件、功率放大器件盡量靠近印制板的邊、靠近引出接插件。重要的信號線盡量短并要盡量粗，并在兩側加上保護地。將信號通過扁平電纜引出時，要使用地線—信號—地線相間的結構。<

109、/p><p>　　(7) 原則上每個IC元件要加一個0.01—0.1µF去耦電容，布線時去耦電容應盡量靠近IC的電源腳和接地腳。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。</p><p>　　(8) 閑置不用的IC管腳不要懸空以避免干擾引入。不用的運算放大器正輸入端接地，負輸入端接輸出。單片機不用的I/O口定義成輸出。單片機上有一個以上電

110、源、接地端，每個都要接上，不要懸空。</p><p>　　3. 輸入輸出干擾的抑制</p><p>　　(1) 輸入、輸出信號加光電耦合器隔離，可以將主機部分和前向、后向通道及其它部分切斷電路的聯(lián)系，可有效的防止干擾進入主機系統(tǒng)。</p><p>　　(2) 雙絞線傳輸和終端阻抗匹配</p><p>　　在數(shù)字信號的長線傳輸時利用雙絞線，可對

111、噪聲干擾有較好的抑制效果?？膳c光電耦合器聯(lián)合使用或者使用平衡輸入接收器和輸出的驅動器。在發(fā)送和接收信號端必須有末端電阻，雙絞線應該阻抗匹配。</p><p><b>　　4. 屏蔽</b></p><p>　　對容易產生干擾和被干擾的部件使用金屬盒進行屏蔽以使干擾電磁波短路接地。</p><p>　　5. 提高器件的驅動能力</p>

112、<p>　　一般1個TTL可推動8個TTL或10多個CMOS，而一個CMOS可推動1-2個TTL或20多個CMOS。如果輸出負載過重，會降低輸出電平，使電平處于或低于被驅動器件的輸入門檻電平，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。</p><p>　　6. 提高元器件的可靠性</p><p>　　(1) 選用質量好的電子元件并進行嚴格的測試、篩選和老化。</p><p>

113、;　　(2) 設計時元件技術參數(shù)要有一定的余量。</p><p>　　(3) 提高印制板和組裝的質量。</p><p>　　6.1.3 軟件抗干擾技術</p><p>　　硬件抗干擾措施往往并不能完全消除干擾，單片機系統(tǒng)仍會受到侵害，軟件抗干擾技術可進一步減小各種干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。目前軟件抗干擾技術有多種：常用的有指令冗余、設置陷阱、軟件“看門狗”技術、輸入多