SPCE061A型單片機在土木工程測溫儀中的應用與設計-設計應用

精品文檔-下載后可編輯SPCE061A型單片機在土木工程測溫儀中的應用與設計-設計應用1引言

在土木工程中，許多大型的橋梁和大壩都是采用現場澆注的鋼筋混凝土結構。在此類工程中混凝土澆注以后，由于水泥的水化熱作用，混凝土內溫度將逐漸上升，混凝土厚度的差異導致不同的溫升，形成溫度梯度并產生溫度應力。與外力作用于結構時引起的應力不同，混凝土的溫度應力是由變形引起的;混凝土的導熱性能較差，澆注初期其強度和彈性模量都較低，溫度變化引起的變形不明顯。隨著齡期的增長，混凝土的強度和彈性模量提高，對混凝土變形的約束越來越大，以致產生很大的拉應力，當混凝土的抗拉強度不足以抵抗這種拉應力時，開始出現溫度裂紋。這將嚴重影響土木工程的質量，所以很有必要對混凝土澆注后的一段時期內的溫度參數進行監(jiān)測，可為其合理的澆注和養(yǎng)護提供可靠的數據。采用凌陽科技公司的高性能SPCE061A型單片機、美國DALLAS公司的DSl8B20型傳感器、SPRl024型大容量存儲器、1602型液晶顯示構成一種適用于土木工程溫度的智能化監(jiān)測裝置。

2SPCE061A的特性

2.1SPCE061A簡介

SPCE061A是凌陽科技公司生產的一款性價比很高的16位單片機，該單片機具有8路10位ADC，2路10位DAC，只需外接功率放大器(SPY0030A)即可完成語音的播放。另外，凌陽16位單片機易學易用，具有一套高效率的指令系統(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C語言與凌陽匯編語言的互相調用，為軟件開發(fā)提供了方便的條件。

SPCE061A內部還集成了1個ICE(在線仿真電路)接口，對其進行編程、仿真非常方便，而且ICE接口不占用芯片上的硬件資源，結合凌陽科技公司提供的集成開發(fā)環(huán)境(μinSPIDE)，可以利用它對SPCE06lA進行真實的仿真;而程序的(燒寫)也是通過該接口進行的。圖1示出SPCE061A型單片機的內部結構框圖。

2.2SPCE061A的特性

16位μinSP微處理器;

工作電壓：內核工作電壓VDD為3.0V～3.6V(CPU)，I/O口的工作電壓VDDH為VDD~5.5V(I/0);

CPU時鐘：0.32MHz~49.152MHz;

內置2K字SRAM;

內置32K閃存ROM;

可編程音頻處理;

晶體振蕩器;

系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止狀態(tài))，耗電量小于2μA@3.6V;

2個16位可縮程定時器/計數器(可自動預置初始計數值);

2個lO位DAC(數/模轉換)輸出通道;

32位通用可編程輸入/輸出端口;

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;

具備觸鍵喚醒的功能;

使用凌陽公司的音頻編碼SACMl_S240方式(2.4kbit/s)，能容納210s的語音數據

鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號;

32768Hz實時時鐘;

7通道10位電壓模數轉換器(ADC)和單通道聲音模數轉換器;

聲音模數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;

具備串行設備接口;

低電壓復位(LVR)和低電壓監(jiān)測(LVD)功能;

內置在線仿真(ICE，In-CircuitEmulator)接口。

3系統(tǒng)硬件設計

該系統(tǒng)是由一個SPCE061A精簡開發(fā)板(61板)、DSl8B20型l-Wire數字溫度傳感器、SPRl024型128Kx8bitFlash、1602型液晶顯示器和外擴UART串口電平轉換電路組成，可以實現溫度的測量、顯示、存儲與PC通信等功能。此系統(tǒng)以SPCE061A為，其硬件結構框圖如圖2所示，SPCE06lA與其他器件的連接如圖3所示。

4系統(tǒng)軟件的設計

4.1主程序的設計

主程序流程如圖4所示。主函數比較簡單，在程序開始后將系統(tǒng)時鐘調到24.576MHz，程序中控制1602型液晶顯示器與DSl8B20需要嚴格的讀寫控制時序，其中軟件延時就是按照這個時鐘計算的。然后初始化I/O端口，打開2Hz中斷，為定時lOmin做準備。調用開機顯示界面，在液晶1602上顯示所需字樣，持續(xù)一段時間，重新初始化1602，初始化SIO和UART，為使用SIO和UART做準備。然后進入循環(huán)，調用測溫函數測溫，調用顯示函數顯示，調用發(fā)送數據函數發(fā)送數據，判斷是否為設定的時間(10min)，如果是，調用存儲函數存儲數據;如果不是，直接執(zhí)行下一步清看門狗操作，然后繼續(xù)循環(huán)。

4.2子程序的設計

4.2.1溫子程序

測溫時首先設置DSl8B20的DQ為高電平，然后初始化DSl8B20，DSl8B20接收單片機的命令，為了簡單起見，這里跳過ROM命令設置匹配過程，然后再次初始化DSl8B20，啟動測溫，然后保存溫度并返回。DSl8B20的驅動程序可以參考DSl8B20的讀寫時序圖進行編程。測溫子程序如圖5所示。

4.2.2顯示子程序

測得溫度后，將溫度數據轉換為十進制數的溫度表示，再通過查表(在C語言中是一個數組，參考Display函數中的Data[101]數組)調用1602顯示在液晶上，數據處理類似于由二進制轉換為十進制，再由十進制轉換為ASCⅡ碼，讀者可以參考相關的說明。

4.2.3存儲子程序

調用SPR1024的用戶函數，完成存儲功能，存儲的數據沒有經過轉換，只是將溫度數據分為高低字節(jié)分兩次存儲。

4.2.4UART通信子程序

通信子程序采用查詢的方法，數據格式為先發(fā)數據oxAA，然后是溫度數據的高字節(jié)和溫度數據的低字節(jié)，是0x55結束。

4.2.5中斷的處理

在程序中打開2Hz的中斷作為計時使用，設置全局變量g_Minl0為計數器，每進入中斷1次計數器加1。在主函數中判斷是否到達預定值(10min)，如果達到，計數器清0，重新開始計數。

5結束語

該智能化溫度監(jiān)測儀將單片