【正文】 第四屆電子設(shè)計大賽（論 文） 基于單片機的電子聲音報溫溫度計學(xué) 院：系　　　　　　別： 信息技術(shù)學(xué)院 電子系專業(yè)名稱： 電子信息工程學(xué)生姓名： 于洋、張爽學(xué)　　　　　　號： 0915100610915100625指 導(dǎo) 教 師 姓 名： 李海成、張俊芳完成日期 2013 年 6 月 15 日1 引言 4 4 42 總體設(shè)計方案 5 5 53 硬件設(shè)計 7 單片機的選擇 7 STC89C52單片機的主要特性： 7 引腳功能及管腳電壓 8 NV035A語音芯片 10 溫度傳感器的選擇 13 DS18B20的主要特性 13 DS18B20的實物圖 14 DS18B20使用中注意事項 14 溫度檢測電路 15 復(fù)位電路 16 時鐘電路 174 軟件設(shè)計 18 概述 18 主程序模塊 185 仿真 196 綜合調(diào)試 20 20 21結(jié)論 21致謝 21參考文獻 22附錄 源碼 22摘 要：隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)十分普及，在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為核心部件來使用。本論文介紹了一種以單片機STC89C52為主要控制器件，以DS18B20為溫度傳感器通過LED屏傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示的新型數(shù)字溫度計。該數(shù)字溫度計的測量范圍為55～125℃，℃，誤差≤177。1℃。由于采用了溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，與傳統(tǒng)的溫度計相比，本文設(shè)計的數(shù)字溫度計減少了外部的硬件電路，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于各種環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控溫系統(tǒng)、溫度計、消費產(chǎn)品以及其它溫度測控系統(tǒng)。With the rapid development of modern information technology, MCS technology has been very popular, in the MCS application system for realtime detection and automatic control, MCS is often as a core ponent to use.This paper introduces a singlechip microputer STC89C52 as the main control device, with the temperature sensor DS18B20 for transmitting the data through the LED screen, the realization of a new type of digital thermometer temperature display. The measuring range of the digital thermometer is 55 ~ 125 ℃, the display resolution is ℃, error less than 177。 1 ℃. Because of the temperature sensor DS18B20 as the measuring element, pared with the traditional thermometer, digital thermometer is designed in this paper to reduce the external hardware circuit, the reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement precision, the digital display, applicable scope wide and so on characteristics. The system has simple structure, strong antiinterference ability, suitable for all kinds of environment onsite temperature measurement, can be widely used in industrial control system, thermometer, consumer products and other temperature measurement and control system.關(guān)鍵詞：單片機STC89C52；NV035A語音芯片；溫度傳感器DS18B20；LED顯示屏等。1 引言 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，人們在生產(chǎn)過程中會越來越關(guān)注精密而實用的儀器，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。其中語音數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活等提供更好更方便快捷的設(shè)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等，溫度計中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。本設(shè)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，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點，主要用于對測溫比較準確的場所或科研實驗室使用，可廣泛用用于工業(yè)控溫系統(tǒng)、溫度計、消費產(chǎn)品以及其它溫度測控系統(tǒng)。目前，該產(chǎn)品已在溫控系統(tǒng)中得到了廣泛使用。因此本設(shè)計就嘗試通過編程與芯片的結(jié)合來解決傳統(tǒng)數(shù)字溫度計的弊端，設(shè)計出新型語音數(shù)字溫度計。 溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀：溫度傳感器使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首，其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段： 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件）——熱電偶傳感器,主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。模擬集成溫度傳感器/控制器，集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。智能溫度傳感器。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE_）的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、A/D傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。2 總體設(shè)計方案 本設(shè)計是一個基于單片機AT89C52的數(shù)字溫度計和溫度傳感器DS18B20的設(shè)計，用來測量環(huán)境溫度，測量范圍為10～120℃，℃，誤差≤177?！?整個設(shè)計系統(tǒng)主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)軟件的設(shè)計。硬件電路主要包括主控制器，測溫電路和顯示電路等。主控制器采用單片機STC89C52，溫度傳感器采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20來實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集和A/D轉(zhuǎn)換，同時因其輸出為數(shù)字形式，且為串行輸出，這就方便了單片機進行數(shù)據(jù)處理，但同時也對編程提出了更高的要求。單片機把采集到的溫度進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后，顯示電路采用LED顯示器以靜態(tài)掃描法直讀顯示。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，寫入溫度子程序，語音播報系統(tǒng)等。 本系統(tǒng)采用單片機作為微控制器。單片機用STC89C5NV035A語音芯片、溫度傳感器用DS18B20，采用12MHZ晶振，電源采用5V。該電路經(jīng)過設(shè)計分析、繪圖、仿真調(diào)試、制板、焊接等工作后溫度計成形。 采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時。DS18B20的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器STC89C52構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大。采用52單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。電源STC89C52 控制器顯示電路時鐘電路NV035A語音播報DS18B20復(fù)位電路 總體設(shè)計框圖 單片機STC89C52一個、NV035A語音芯片、溫度傳感器DS18B20一個、12MHz晶振一個、二位共陽極LED顯示屏一個、電源一個、排阻一個、USB一個、電阻電容及導(dǎo)線若干。3 硬件設(shè)計 單片機的選擇 STC89C52作為溫度測試系統(tǒng)設(shè)計的核心器件。該器件是INTEL公司生產(chǎn)的MCS一5l系列單片機中的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，STC89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。單片機小系統(tǒng)的電路圖如圖311所示。 單片機小系統(tǒng)電路 STC89C52單片機的主要特性：（1）兼容MCS51指令系統(tǒng)，4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；（2）8k可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM；（3）壽命為1000次寫/擦周期，數(shù)據(jù)保留時間可10年以上；（4）全靜態(tài)工作模式：0Hz33Hz；（5）三級程序存儲器鎖定；（6）128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線；（7）兩個16位定時器/計數(shù)器，6個中斷源；（8）全雙工串行UART通道，低功耗的閑置和掉電模式；（9）低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； (10）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 引腳功能及管腳電壓STC89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的89S52相同。 STC89C52引腳圖（1）P0口P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。（2）P1口P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。（3）P2口P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部