语音数字万用表

语音

数字万用表的设计

姓名：崔文娟

学号：201010008

专业：电子科学与技术

1、概述

万用电表是测量基本电气量的有力工具,数字式万用电表又具有操作简单、使用方便等优点倍受电气工程师的喜爱。本文采用的是凌阳SPCE061A单片机实现语音数字万用表的设计,设计一款能“说话”的智能型数字式万用电表。该数字式万用电表可以将测量值直接告诉测量者。语音发声功能弥补了以往产品人机交互界面单调乏味的缺陷,具有直观、实用、安全的特点。

语音数字万用电表基本技术功能要求:

(1)具有语音发声功能;

(2)具有测量直流电压功能;

(3)具有测量交流电压功能;

(4)具有测量直流电流功能;

(5)具有测量交流电流功能;

(6)测量电阻功能;

(7)测量二极管好、坏功能;

(8)测量三极管放大倍数功能;

(9)测量电容功能。

技术指标:

(1)正常工作电压范围: 9V(使用9V叠层电池);

(2)体积: 190mm×88. 5mm×27. 5mm(长×宽×高);

(3)电路工作环境:

工作温度范围: 0～40℃;

储存温度范围: - 10～50℃;

相对湿度:小于80%。

2系统设计

2. 1系统的硬件设计

将待测量转换为电压量送至SPCE061A进行测量。系统电路主要由DCV、DCA、ACV、ACA、CAP、

HFE、电阻测量电路、二极管测量电路、语音播放电路、自动关机电路和LCD显示电路组成,结构框图如图1所示。

图1系统硬件结构框图

2. 2系统的软件设计

整个系统输入包括:初始化、LCD显示、语音播放、数值的计量等几个主要的模块,流程如图2所示。

系统首先进行初始化,接着进入主循环。主循环包括以下操作: 通过判断转换开关的位置来判断即将测量的内容; 测量数值、并将测量值通过LCD显示并伴有语音提示; 响应中断;

系统初始化:系统初始化包括:端口初始化、中断初始化、时钟初始化。

端口初始化:设置对应的端口状态为输入或输出。打开2Hz、256Hz和TimerA中断: 2Hz用来进行计算时间, 256Hz用于LCD显示, TimerA用于语音播放。计数器TimerB用于测量电容。

图2 系统软件设计流程图

图3 ＬＣＤ流程图

图4 测量电容流程图

图5 电压测量计算流程图

系统时钟初始化:设置系统时钟频率为24MHz；

LCD的刷新频率为32Hz,通过256Hz中断实现。系统每进入一次中断,计数值加1,循环到7,至此LCD被刷新一遍。流程图如图3所示。

3功能实现

3. 1测量电容

电容的计算通过TimerB实现,每隔一秒读出TimerB的数值,通过相关公式计算出对应的电容值。对应的流程图如图4所示。

3. 2电压的测量和计算

电压的测量的量程切换由内部软件实现,为了安全起见,电压档的量程选择按下列顺序是由大到小。电压测量流程图如图5所示。

3. 3电阻的测量和计算

电阻测量的量程切换由内部软件实现,测量结果通过LCD显示并有对应的语音播报。电阻测量流程图如图6所示。

图6 电阻流程图

3. 4电流的测量和计算

电流的测量分六档: 200uA、2mA、20mA、200mA、2A、20A。当所测电流大于对应档的范围时,LCD最高位显示1,否则显示语音播报对应的数值。下面以200uA档为例:流程图如图７

所示。

3. 5二极管的测量

二极管测量电路的作用是用来测量二极管的正向导通压降Uf 值,以准确判定二极管的质量好坏。当Uf=0V时,表明二极管内部短路;当Uf>1. 5V时,表明二极管已经开路。正常情况下,对于硅二极管Uf=0. 5～0. 7V,对于锗二极管Uf=0. 15～0. 3V,根据这个特点可迅速判断出硅管或锗管的好坏。流程图如图8所示。

4结论

本文利用凌阳SPCE061A单片机实现语音数字万用表的设计,提出了设计的硬件原理图和系统的软件设计。另外,提出了几大功能实现的原理。本次设计充分利用了凌阳SPCE061A单片机强大的语音功能优势。语音数字万用表克服了普通数字万用表人机对话的障碍,使得测量更加可靠、安全、精确与方便,提高了测量仪器的人性化和智能化。