當前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導讀]摘要:設計一種滿足特殊情況的智能體溫計,采用凌陽16位單片機SPCE061A作為控制核心,利用其UART口實現(xiàn)聯(lián)網功能,配以語音輸入電路和按鍵電路實現(xiàn)編程功能,實現(xiàn)狀態(tài)切換和參數(shù)設置。通過語音輸出電路實現(xiàn)語音播報,

摘要:設計一種滿足特殊情況的智能體溫計,采用凌陽16位單片機SPCE061A作為控制核心,利用其UART口實現(xiàn)聯(lián)網功能,配以語音輸入電路和按鍵電路實現(xiàn)編程功能,實現(xiàn)狀態(tài)切換和參數(shù)設置。通過語音輸出電路實現(xiàn)語音播報,以一線總線數(shù)字溫度傳感器DSl8B20為測溫元件,實現(xiàn)了語音播報測溫結果、不同狀態(tài)切換和相應參數(shù)設置,并可與上位機聯(lián)機顯示歷史溫度變化曲線,也可聯(lián)網實現(xiàn)病人與醫(yī)護人員的隔離測溫。該溫度計具有實用性強、可靠性高、靈活性好、便于擴展等優(yōu)點,具有一定的推廣應用價值。
關鍵詞:SPCE061A;DSl8B20;溫度計;智能控制

O 引言
    常用溫度計依材料和用途種類可分為以下幾種:玻璃水銀溫度計,測量準確,價格低廉,但必須直接接觸人體3 min以上,而且由于刻度過細,不易讀數(shù),同時還有易碎等缺點;電子數(shù)字顯示溫度計,以數(shù)字形式顯示體溫,對玻璃水銀溫度計不易讀數(shù)的缺點進行了改進,但仍然存在緊急情況下需要一直關注溫度計的缺點;貼紙溫度計,使用方便但精度不高;奶嘴溫度計,屬于專用溫度計,夜間使用不方便;耳溫槍,價格昂貴;一次性體溫計相對成本較高等。
    在數(shù)字溫度計的基礎上采用數(shù)字語音技術,測量結果通過語音的方式播報,可以發(fā)揮聽覺的優(yōu)勢,彌補完全用光信號傳遞信息的不足,實現(xiàn)溫度測量由“查詢方式” 向“中斷方式”的過渡,充分發(fā)揮中斷方式的優(yōu)勢,如在光線較暗的地方或者眼睛正在關注其他細節(jié)的時候或者其他特殊情況(如夜間長時間監(jiān)測溫度)。本文設計并研制了一種集可編程(設置參數(shù))、語音播報、超限報警功能于一體,并能聯(lián)機顯示溫度變化曲線和可聯(lián)網使用的新型智能溫度計??梢詮V泛地應用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)甚至家庭,如夜間測體溫和體溫監(jiān)測中,在監(jiān)護重癥病人時,設置合適的報警溫度值,可以有效地減輕監(jiān)護人員的工作強度,同時又可及時發(fā)現(xiàn)溫度異常。通過聯(lián)網運行,在傳染性較強、和體溫有關的疾病檢測中也可以發(fā)揮其優(yōu)勢,可以有效地保護醫(yī)務人員。該溫度計可編程,本身可以裁減,給溫度計的使用帶來了極大的靈活性,在不同的需要測溫的行業(yè)中都可以推廣使用。

1 系統(tǒng)設計目標
    (1)系統(tǒng)每分鐘采用語音報告一次所測溫度的實時值,無誤報、漏報。當所測溫度超過預警溫度值時,系統(tǒng)立即報警。
    (2)系統(tǒng)預警溫度值可在-55.O~+125.O℃的范圍內任意設置(默認值設定為37.O℃)。
    (3)記錄測溫結果,并可以和計算機聯(lián)網顯示溫度變化曲線。
    (4)測量精度為±0.1℃(或0.2 F)。
    (5)系統(tǒng)結構簡單,使用方便,價格合理。

2 硬件設計
    系統(tǒng)采用一般自動測試系統(tǒng)的成熟方案,由主控單片機、測溫電路、語音播報和編程電路組成。
2.1 主控芯片的選擇
    可供選擇的主控芯片比較多,如使用面最廣的MCS-5l系列、資源豐富的ARM7TDMI-S系列微控制器、低功耗的MSP430系列等??紤]到語音播報和語音編程功能的高性價比實現(xiàn)方案,所以采用臺灣凌陽公司推出的16位μ’nSPTM內核單片機SPCE061A,其較高的處理速度能夠非常容易、快速地處理復雜的數(shù)字信號,也是適用于數(shù)字語音識別應用領域產品的一種最經濟的選擇。
2.2 測溫方案
    在不同的測溫范圍,成熟的測溫方案也比較多,如采用熱敏電阻、利用鉑電阻、基于集成溫度傳感器等的測溫系統(tǒng)。當前流行的數(shù)字型溫度傳感器有 AD7416;MAX6575L/H以及DSl8X20。前兩者多用于計算機或儀器設備內部的溫度檢測。鑒于后者接口簡單,且就測量精度、器件可靠性、穩(wěn)定性及參數(shù)一致性而言表現(xiàn)良好,應用較廣泛。由于在-10~+85℃范圍其測溫誤差不超過±O.5℃,以及有12位的分辨率而使其在各適用領域十分受歡迎。本系統(tǒng)采用DSl8B20,該傳感器內部自帶信號調理和A/D轉換,與單片機之間的硬件接口非常簡單,只需要通過一根數(shù)據(jù)線與單片機相連,所以保證了系統(tǒng)的高可靠性。為了實現(xiàn)測量精度為±0.1℃,利用了DSl8B20中SCRATCHPAD中的“剩余脈沖數(shù)”和“每度脈沖數(shù)”,通過公式:高分辨率溫度值=TI-0.25+(Tp—TR)/TP可以獲得±0.1℃的測量精度。
2.3 語音播報
    對于語音播報,常用做法是用單片機對ISDl420操作來實現(xiàn),所用硬件和連線都較多,所以系統(tǒng)的可靠性和成本都不占優(yōu)勢。本設計由于采用了 SPCE061A單片機,由于其強大的信號處理功能,所以可以直接由單片機輸出語音信號,不需要借助其他語音芯片,從而使系統(tǒng)的可靠性得到大幅提高。
2.4 語音控制(編程)
    語音控制也有現(xiàn)成的芯片可供選擇,由于本系統(tǒng)采用的單片機具有較強的數(shù)字信號處理能力,而且其Mic輸入內部已經集成AGC電路,使得語音控制更為穩(wěn)定,所以直接用SPCE061A實現(xiàn)語音控制。由于凌陽公司提供的語音識別API是基于特定人語音識別技術的,所以使用之前需要用戶對系統(tǒng)進行訓練,同時也只有對訓練過的人的語音識別率才較高,所以使用很不方便。本系統(tǒng)基于DHMM模型的識別算法,用BaumWelch法對模板進行訓練,Viterbi算法進行識別實現(xiàn)的非特定人語音識別,使得使用者可以直接控制而無需進行繁瑣的訓練,不同的用戶也不需要經常反復訓練,使系統(tǒng)的適應性大為增強。
2.5 鍵盤電路
    考慮到使用者講話的習慣,對于部分用戶,使用語音控制不太方便,所以設置鍵盤電路,以解決其設置(編程)問題,所以要求鍵盤電路非常簡單,對整體成本影響不大。SPCE06IA有2個16位的通用I/O接口Port A和Port B,而且Port A具有喚醒功能,所以采用A口直控鍵盤的形式。


2.6 聯(lián)網功能
    SPCE061A同樣提供了通用異步串行接口UART,所以可以直接利用其通用異步串行接口進行聯(lián)網,實現(xiàn)測溫人員與被測對象的隔離,即遠距離和多點測溫。
    綜上所述,整體硬件電路組成如圖1所示,由SCPE061A單片機實現(xiàn)系統(tǒng)整體控制并實現(xiàn)語音或鍵盤編程與語音播報,系統(tǒng)可通過通用異步串行接口實現(xiàn)聯(lián)網功能,在不需要聯(lián)網的場合,溫度計也可以單獨使用,實現(xiàn)了系統(tǒng)的可裁剪,DSl8B20用來實現(xiàn)溫度檢測。



3 軟件設計
    軟件設計的主要任務是將測量溫度通過語音播報出來,接收編程數(shù)據(jù)使系統(tǒng)工作于不同的狀態(tài)。
3.1 溫度檢測
    通過DSl8B20測溫時,要求控制器嚴格按照其單總線協(xié)議進行通信,對于DSl8B20的通信控制程序已有很多討論,這里不再贅述。
3.2 語音播報
    實驗凌陽公司提供的API可以直接播放壓縮格式的語音,所以將O~9十個數(shù)字和攝氏度、設置、報警溫度等語音的數(shù)字信號(文件)壓縮后直接寫入單片機,播報溫時傳遞溫度參數(shù)給放音程序就可以實現(xiàn)語音播報或者報警功能。
3.3 參數(shù)設置
    參數(shù)設置可以通過語音控制和鍵盤輸入實現(xiàn),對于普通話較好的用戶,可以直接使用語音控制實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的調整,而普通話不太好( 識別率低)的用戶,則可以選擇使用鍵盤調整系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)采用非特定人語音識別技術,使得使用語言控制系統(tǒng)較為簡單、方便,同時鍵盤的設計也為不方便使用語音控制的人群提供了另一種選擇,可以適應不同類型的用戶。
    可設置的參數(shù)主要有,播報方式:“連續(xù)、隔x秒、禁止”;報警溫度值;工作方式等。在需要實時關注溫度值的時候,可以設置為連續(xù)播報;溫度變化較慢的時候可以設置為隔x秒方式;夜晚設置報警模式后,可以設置為禁止播報模式。設置報警溫度值后可以,可以處理其他事情,在出現(xiàn)警情時,系統(tǒng)給出報警,提示用戶。選擇工作方式為“聯(lián)網工作”后,系統(tǒng)除了現(xiàn)場播報和報警外,還將相應信息通過異步串行口發(fā)送到遠端。設置過程全部采用語音菜單方式,可以大幅度較低成本,設置流程圖如圖2所示。



4 結語
    本文設計的智能溫度計,電路簡單、所需元器件少、測量精度高、抗干擾能力強,可以實現(xiàn)實時測溫、超限報警和語音播報等功能。由于各種功能是通過單片機來實現(xiàn)的,可以根據(jù)具體要求添加不同的測溫模式,實現(xiàn)了設計目標,可廣泛地應用于溫度測量和性價比要求較高的領域,尤其是特殊應用場合。
 

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內容真實性等。需要轉載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或將催生出更大的獨角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉