【正文】 I 摘 要 本文從硬件和軟件兩方面介紹了具有語音播報功能的水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計思路， 采用 AT89C51單片機為檢測控制中心，此芯片功能強大，能滿足設(shè)計要求。采用 DS18B20為數(shù)據(jù)采集芯片，不需要 AD轉(zhuǎn)換，與單片機接口簡單，編程容易。本設(shè)計與一般的水溫控制系統(tǒng)不同的是具有語音播報功能，此功能模塊的實現(xiàn)主要靠 ISD4004語音芯片， ISD芯片采用了“直接模擬量存儲”專利技術(shù)，信號無需經(jīng)過模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮和語音合成等復(fù)雜的數(shù)字信號處理過程，減少了失真， 使其聲音存貯效果較以前產(chǎn)品有大幅提高。由于單片機直接輸出電流小，所以輸出電流經(jīng)過 MOC光耦器件由繼電器控制電機工作，從而控制水泵進行水溫調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)定、播報、控制水溫及越限報警等多方面功能。 關(guān)鍵字：水溫控制 單片機 語音播報 電機 II ABSTRACT This arcticle introduces the design of the water temperature control system with speech function from both hardware and software. SCM AT89C51is used to detect control center. This powerful chip can meet the design requirements. DS18B20 is used for data acquisition chip, which does not require AD conversion, and also has simple interface with SCM and easy programming. The difference between the design and the general temperature control system is the voice broadcast feature with the ability to rely mainly on the realization of modules ISD4004 voice chip. ISD chip applies direct analog storage (DAST) patented technology. It processes signal without going through A / D, D / A converters, digital pression and voice synthesis, and other plex digital signal processing, at the same time decreases distortion to sound effects than before storage products are substantially increased. As a direct output current SCM small, so output current through the device by the MOC Optocoupler relay driven motor, so as to control water pumps for water temperature adjustment. The system can be set, broadcast, temperature control and alarm, and so the more limited function. Keyword: Water temperature control； SCM； Voice broadcast； Motor III 目 錄 摘 要 ......................................................... I ABSTRACT ...................................................... II 1 緒 論 ........................................................ 1 系統(tǒng)概述 .................................................. 1 設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容 ......................................... 2 基本要求 .............................................. 2 主要性能指標 .......................................... 2 擴展功能 .............................................. 2 2 系統(tǒng)框圖和方案論證 ........................................... 3 總體方案論證 ............................................... 3 系統(tǒng)框圖 ................................................... 3 各部分電路方案論證 ........................................ 4 數(shù)據(jù)采集部分 .......................................... 4 鍵盤顯示部分 .......................................... 6 3 AT89C51 單片機 ................................................ 8 單片機的基本組成 .......................................... 8 中央處理器 ............................................ 8 存儲器 ................................................ 9 外圍接口 電路 ......................................... 10 時鐘震蕩電路 ......................................... 10 引腳排列及功能 ........................................... 10 I/O 口線 ............................................. 11 控制 信號線 ........................................... 12 電源線 ............................................... 13 外部晶振引線 ......................................... 13 4 單片機外圍電路 .............................................. 14 數(shù)據(jù)采集電路 ............................................. 14 IV DS18B20 特性 ......................................... 14 引腳排列及功能 ....................................... 14 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ............................................. 15 測溫原理 ............................................. 18 鍵盤顯示電路 ............................................. 19 鍵盤電路設(shè)計 ......................................... 19 顯示電路設(shè)計 ......................................... 20 語音播報電路的設(shè)計 ....................................... 21 ISD4004 外部引腳 ..................................... 21 ISD4004 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)框圖 ............................. 23 極限參數(shù) ............................................. 24 串行外圍接口 SPI ..................................... 24 錄放音工作原理 ....................................... 26 電機制執(zhí)行電路設(shè)計 ....................................... 27 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .............................................. 30 主程序 ................................................... 30 數(shù)據(jù)采集電路程序設(shè)計 ..................................... 32 控制電路程序設(shè)計 ......................................... 39 ISD4004 語音電路程序設(shè)計 .................................. 39 6 總結(jié)與展望 .................................................. 46 致 謝 ......................................................... 47 參考文獻 ...................................................... 48 附錄：系統(tǒng)總電路圖 ............................................ 50 1 1 緒 論 系統(tǒng)概述 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的 出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可編程控制器的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個方面。 而 水溫控制在工業(yè)生產(chǎn)過程和日常生活中也起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費。 隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會目前，單片機控制器在從生活工具到工業(yè)應(yīng)用的各個領(lǐng)域，例如生活工具的電梯、工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)場控制儀表、數(shù)控機床等。尤其是用單片機控制器改造落后的設(shè)備具有性價比高、提高設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的自動化程度的特點。 現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制 ,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。 隨著社會的發(fā)展 、娛樂設(shè)施的普及，越來越多的學(xué)校開始構(gòu)建游泳池，供學(xué)生學(xué)習(xí)和訓(xùn)練之用。而如何監(jiān)測并控制游泳池的水溫，則是建游泳池主要關(guān)心的技術(shù)之一，本文 設(shè)計的 具有語音播報功能的水溫控制系統(tǒng) 就是為了達到這樣的溫 度控制 要求 而進行設(shè)計的。 本設(shè)計采用以 AT89C51單片機為檢測控制中心，此芯片功能強大，能滿足設(shè)計要求。采用 DS18B20為數(shù)據(jù)采集芯片，不需要AD轉(zhuǎn)換，與單片機接口簡單，編程容易。此外，采用 ISD4004語音芯片實現(xiàn)語音播報功能。該設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，有較強的通用性。該設(shè)計的控制系統(tǒng)有以下功能： 溫度設(shè)定范圍： 20～ 40℃ ，最小區(qū)分度為 1oC 。 實現(xiàn)控制可以升溫也可以降溫； 2 語音播報水的溫度 實時顯示當前溫度值： 按鍵控制：功能轉(zhuǎn)換鍵、 加一鍵、減一鍵： 越限報警。 設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容 基本要求 一般大學(xué)里的游泳池長 50m，寬 25m，平均水深 ，其總水容量為 2250m3?？刂瞥厮臏囟?，要求水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，并能在環(huán)境溫度降低時實現(xiàn)自動調(diào)整，以保持設(shè)定的溫度基本不變。 主要性能指標 (1) 溫度設(shè)定范圍： 20～ 40℃ ，最小區(qū)分度為 1oC 。 (2) 控制精度：溫度控制的靜態(tài)誤差 1oC? 。 (3)用 十進制數(shù)碼顯示實際水溫及設(shè)定水溫。 (4)語音播報溫度功能。 擴展功能 (1)具有通信能力，可接收其他數(shù)據(jù)設(shè)備發(fā)來的命令，或?qū)⒔Y(jié)果