【正文】 .............................................................................................. 20 軟件調試 .......................................................... 21 軟硬聯(lián)調 .......................................................... 21 結 論 ............................................................................................................................................................ 22 致 謝 ............................................................................................................................................................ 23 參考文獻 ............................................................................................................................................................ 24 附 錄 ............................................................................................................................................................ 25 基于單片機的語音溫度計系統(tǒng)設計 第 1 頁 共 31 頁 引 言 隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技 術 ,本文將介紹一種基于單片機控制的數(shù)字溫度計，本設計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用，該設計控制器使用單片機 AT89S51，測溫傳感器使用 DS18B20，本溫度計可調整顯示日期、時間，可設定最低、最高溫度報警值。測量溫度超過設定的溫度上、下限，啟動蜂鳴器和指示燈報警。溫度顯示穩(wěn)定。實現(xiàn)溫度顯示 ,能準確達到以上要求 。本論文正是以此為出發(fā)點，對單片機控制的交通信號燈模型作了較詳盡的介紹。 近年來隨著 科技的飛速發(fā)展，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測 日新月異更新 。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，加以完善。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 2 頁 共 31 頁 第 1 章 緒論 課題背景 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐 和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用 MCS51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，為自動化和各個測控領域中廣泛應用的器件，在工業(yè)生產中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產中經常會遇到的問題。 本論文以上述問題為出發(fā)點，設計實現(xiàn)了溫度實時測量、顯示、控制系統(tǒng)。本設計方案具有較高的測 量精度，更加適合對溫度精度要求較高的化工生產、電力工程等行業(yè)，并希望通過本設計得到舉一反三和觸類旁通的效果。 事實證明，現(xiàn)代化的 溫度監(jiān)測 控制是 社會人性化發(fā)展的有力表現(xiàn) 之一 。 語音溫度計的國內外狀況 通過網上查詢、翻閱圖書了解到目前國內外市場以單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)很多，而且方案靈活，且應用面比較廣，可用于工業(yè)上的加熱爐、熱處理爐、反應爐，在生活當中的應用也比較廣泛，如熱水器，室溫控制，農業(yè)中的大棚溫度控制。以上出現(xiàn)的溫度控制系統(tǒng)產品，根據(jù)其系統(tǒng)組成、使用技術、功能特點、技術指標。選出其中具有代 表性的幾種如下： 虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)： 在農業(yè)應用方面虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)是一種比較智能，經濟的方案，適于大力推廣，改系統(tǒng)能夠對大棚內的溫度進行采集，然后再進行比較，通過比較對大棚內的溫度是否超過溫度限制進行分析，如果超過溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進行報警，來通知管理人員大棚內的溫度超過限制，大棚內的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而有利于農作物的生長，提高產量。 工業(yè)方面具有時事監(jiān)控的應用： 在工業(yè)方面帶有語音播報功能的溫度計是一種比較人性智能，應用廣泛，它輕巧靈活，操作方便簡單，適于廣泛推廣。 基于單片機的語音溫度計系統(tǒng)設計 第 3 頁 共 31 頁 溫度參數(shù)、語音播報 溫度參數(shù) ■ 基本范圍 50℃ 110℃ ■精度誤差小于 ℃ 語音播報 先錄音，能分 160段 (地址為 00H0A0H)。我們說話平均語速 4字 /秒，所以 20秒我們錄 80字。 經過計算，每個字占 2個地址。我們錄音 13段。 錄音用 S1鍵，放音控制用 S2鍵。錄音時按下鍵后開始錄音 ,錄完每段后放開按鍵 ,錄音停止。 共錄 13段 ,錄每段時同時用數(shù)碼管提示，分別用數(shù)字 0F來表示。 按語音提示鍵播報溫度 ,不按不播報。 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 4 頁 共 31 頁 第 2 章 硬件設計 方案論證和比較 方案一 由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到 A/D轉換電路，感溫電路比較麻煩。 方案二 進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。 從以上兩種方案 ，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。 設計原理 方案二的總體設計框圖 溫度計電路設計總體設計方框圖如圖 所示，控制器采用單片機AT89S51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 圖 總體設計方框圖 主控制器 單片機 AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口主 控 制 器 LED顯 示 溫 度 傳 感 器 單片機復位 時鐘振蕩 報警點按鍵調整 基于單片機的語音溫度計系統(tǒng)設計 第 5 頁 共 31 頁 就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜 手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 顯示電路 顯示電路采用 3 位共陽 LED 數(shù)碼管，從 P3 口 RXD,TXD 串口輸出段碼。 硬件電路的設計 D S 18B 20 D S 18B 20 D S 18B 20 KGN D GN D GN DVC CVC C單 片機.... 圖 DS18B20與單片機的接口電路 溫度傳感器 DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下： ●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； ●多 個 DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網功能； ●無須外部器件； ●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ●零待機功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●用戶可定義報警設置； ●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 6 頁 共 31 頁 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20的 1腳接地， 2腳作為信號線， 3腳接電源。另 一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 主板電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調整電路，單片機主板電路等，如圖 所示。 圖 中有三個獨立式 按鍵可以分別調整溫度計的上下限報警設置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調整報警上下限，從而測出被測的溫度值。 圖 中的按健復位電路是上電復位加手動復位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復位。 圖 單片機主板電路 基于單片機的語音溫度計系統(tǒng)設計 第 7 頁 共 31 頁 . 語音溫度計顯示模塊 語音溫度計顯示模塊 設計 過程 總體設計 基礎設計要求： 分模塊設計每部分電路，要求各模塊工作的可靠性好，抗干擾能力強，可擴展余地充足；模塊與模塊間要求獨立性高。 ⑴ 系統(tǒng)總框圖如圖 25 所示： 鍵盤控制模塊 單片機系統(tǒng) LCD 信息演示模塊 接口電路 LED 計時模塊 溫度計錄放音演示模塊 運城學院計算機科學與技術系畢業(yè)論文 第 8 頁 共 31 頁 圖 系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)工作流程： 先錄音，能分 160 段 (地址為 00H0A0H)。我們說話平均語速 4 字 /秒，所以 20秒我們錄 80字。 經過計算，每個字占 2個地址。我們錄音 13段。 錄音用 S1鍵，放音控制用 S2鍵。錄音時按下鍵后開始錄音 ,錄完每段后放開按 鍵 ,錄音停止。 共錄 13段 ,錄每段時同時用數(shù)碼管提示，分別用數(shù)字 0F來表示。 按語音提示鍵播報溫度 ,不按不播報。 一、語音溫度計溫馨提示您 ,當前溫度（ 00H27H） 三、一（ 28H2FH） 四、二（ 30H37H） 五、三（ 38H3FH） 六、四（ 40H47H） 七、五（ 48H4FH） 八、六（ 50H57H） 九、七（ 58H5FH） 十、八（ 60H67H） 十一、九（ 68H6FH） 十二、十（ 70H77H） 十三、度（ 78H7FH） 。 。 模 塊說明 ； a主控制單片機 主控單片機采用一片 ATMEL AT89S51。 根據(jù)題目要求，充分利用了單片機靈活控制的優(yōu)點，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機控制 顯示 信號燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設置方便。 AT89S51芯片本身集成了 看門狗（ WDT）電路 ， 這是 為了系統(tǒng) 更加的 穩(wěn)定可靠 ， 避免了系統(tǒng)因為死機而停止工作的情況發(fā)生