【正文】 .........................................................48附 錄 B 實(shí)物圖 ..............................................................................................................49附 錄 C 元器件清單 ......................................................................................................50附 錄 D 原理 PCB............................................................................................................52附 錄 E 程序清單 ...........................................................................................................53 摘要 第 III 頁摘要隨著電子技術(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。透過本系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，我們可以自豪地說：“人類生活的新革命已經(jīng)到來！”關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；語音播報(bào)ABSTRACTABSTRACTWith the development of electronic technology, particularly with the formation of largescale integrated circuits, to the people39。 Voice broadcast州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 1 頁第 1章. 前言隨著電子技術(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。我們?nèi)粘Ｉ钚枰煌瑴囟鹊乃热纾何覀兿丛钑r(shí)水溫是40℃到 50℃；我們礦泉水飲水機(jī)中熱水保溫范圍是 85℃到 96℃，冰水的溫度范圍是 5℃到 10℃；等等。通信設(shè)備電話機(jī)、智能儀器儀表、治安報(bào)警系統(tǒng)、語音報(bào)站/報(bào)數(shù)/報(bào)價(jià)器、語音講解系統(tǒng)、便攜式語音記錄裝置、語音復(fù)讀機(jī)、教學(xué)儀器、智能玩具和高檔電子禮品等語音產(chǎn)品飛進(jìn)了我們的生活里。采用單片機(jī)來對(duì)水溫進(jìn)行控制，具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20MCUAT89S52LED 數(shù)碼管電磁繼電器按鍵ISD2590喇叭電熱器州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 4 頁MCUAT89S52溫度采集TH、TL 值設(shè)置DS18B20數(shù)字顯示功能LED 數(shù)碼管語音播報(bào)功能ISD2590 和喇叭溫度控制功能繼電器和電熱器圖 22 系統(tǒng)總體功能框圖本設(shè)計(jì)系統(tǒng)總功能框圖如圖 22 所示，本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，溫度傳感器 DS18B20 提供溫度信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，傳至 LED 數(shù)碼管顯示，同時(shí)將溫度信息對(duì)應(yīng)的語音地址輸入 ISD2590 語音芯片中，驅(qū)動(dòng)喇叭播放出語音，進(jìn)而完全播報(bào)出當(dāng)前的溫度值，并最終實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示功能和語音播報(bào)功能。又在10℃~+85℃測(cè)量范圍內(nèi)，DS18b20 的精度是177。如圖 24 ：州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 6 頁AT89S52 LED 數(shù)碼管圖 24 數(shù)字顯示框圖在本系統(tǒng)中，數(shù)碼管將顯示數(shù)字字符 0~9 和小數(shù)點(diǎn)以及字母字符“L” “H”“—”“F”。在 TH、TL 值設(shè)置時(shí)，第一位數(shù)碼管顯示當(dāng)前設(shè)置溫度是 TH 值“H”,還是 TL 值“L”,最后一、二或者三位是設(shè)置溫度值，其余位顯示字符“—” 。. 溫度控制系統(tǒng)系統(tǒng)通過電磁繼電器控制電熱器加熱與否，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制，如圖 26 ：AT89S52繼電器電熱器圖 26 溫度控制框圖單片機(jī)通過控制 這位的高低電平，控制繼電器的工作，進(jìn)而控制電熱器，最終實(shí)現(xiàn)水溫的自動(dòng)控制。發(fā)光二極管 DS1 在系統(tǒng)上電（S0 閉合）時(shí)發(fā)光，表示電路已接通。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。4） 引腳連接 VCC 表明使用內(nèi)部 8K 的 FALSH 作為程序存儲(chǔ)器。. 數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20功能簡(jiǎn)介(1)Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（5）通過編程可實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字讀數(shù)方式。GND 為接地線,DQ 為數(shù)據(jù)輸入輸出接口,通過一個(gè)較弱的上拉電阻與單片機(jī)相連。(2) 不需要外部組件,能測(cè)量 55～ + 125 ℃范圍內(nèi)的溫度。(5) 獨(dú)特的單總線接口方式,與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器雙向通訊。圖 34 DS18B20 內(nèi)部功能模塊. 內(nèi)存結(jié)構(gòu)如圖 35,DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部高速緩存存儲(chǔ)器，包含了 9 個(gè)連續(xù)字節(jié),前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息,第 1 個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低 8 位,第 2 個(gè)字節(jié)是溫度的高 8 位。其余字節(jié)為保留字節(jié)。R1R0 =“11”,12 位精度,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 750 ms 。后者用于存儲(chǔ) TH，TL 值。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即是來設(shè)置分辨率，如表 1 所示（DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位）。其中溫度信息（第 1，2 字節(jié)）、TH 和 TL 值第 3，4 字節(jié)、第 6～8 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。溫度值格式如下： 州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 15 頁對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。 (4) CRC 的產(chǎn)生在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）。DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。主機(jī)操作單線器件 DS18B20 必須遵循下面的順序。主機(jī)接收到從機(jī)的應(yīng)答脈沖，就證明有單線器件在線。（3） 內(nèi)存操作命令在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后,才可以使用內(nèi)存操作命令。有兩種寫時(shí)間隙：寫 1 時(shí)間隙和寫 0 時(shí)間隙。讀時(shí)間隙，當(dāng)從 DS1820 讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù),讀取時(shí)低位在前,高位在后,數(shù)據(jù)格式以 ℃/ LSB 形式表示。圖 39 DS18B20 溫度格式 DS18B20 硬件電路州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 19 頁圖 310 DS18B20 硬件電路如圖 310，DS18B20 通過 與單片機(jī)連接，在單總線結(jié)構(gòu)下，單片機(jī)只能通過自身軟件的設(shè)計(jì)才能同 DS18B20 通信。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。. 單片語音芯片 ISD2590. 概述信息儲(chǔ)存器件ISD2590是單片，高質(zhì)量，短周期的錄放音電路。這種獨(dú)特的單片解決方案使用了ISD的專利模擬存儲(chǔ)技術(shù)。錄放音時(shí)間ISD2590能提供120秒的錄放音時(shí)間。ISD2590可以配置成單一信息的應(yīng)用。尋址作為處理單一信息的補(bǔ)充，ISD2590提供了全地址的尋址功能。在錄音過程中REC必須保持為低電平。錄制完畢后在結(jié)束處會(huì)記錄一個(gè)結(jié)束標(biāo)志，這樣在分段放音時(shí)會(huì)結(jié)束放音。 結(jié)束放音后，器件自動(dòng)進(jìn)入掉電等待模式。結(jié)束放音后，器件自動(dòng)進(jìn)入掉電等待模式。地輸入（VSSA，VSSD）同VCCA VCCD 類似，ISD2590 內(nèi)部模擬地和數(shù)字地也使用不同的回路。麥克輸入（MIC）麥克輸入將信號(hào)傳送到前置放大器，增益由自動(dòng)增益電路（AGC）控制，增益在15dB到24dB。當(dāng)器件使用該輸入腳并以差分形式連接到麥克時(shí)，能減低噪聲和實(shí)現(xiàn)共模抑制。釋放時(shí)間由外部的電阻和電容決定，二者并聯(lián)連接在AGC管腳和VSSA 模擬地之間。模擬輸入（ANA IN）ANA IN 將輸入的信號(hào)傳送到錄音電路。喇叭輸出（SP+，SP）SP+和SP能直接驅(qū)動(dòng)低至10歐姆的喇叭。在錄音狀態(tài)中，兩個(gè)喇叭輸出為高阻狀態(tài)；在掉電模式中保持為VSSA。地址輸入在信號(hào)PLAYE PLAYL 或REC 的下降沿被鎖存。按下 S2，喇叭將從錄音地址 0 開始放錄放的音，中間斷開 S2，不影響放音，直到遇到結(jié)束標(biāo)志（EOM）或存儲(chǔ)器的尾部。. 繼電器繼電器是一種當(dāng)輸入量（電、磁、聲、光、熱）達(dá)到一定值時(shí)，輸出量將發(fā)生跳躍式變化的自動(dòng)控制器件。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。. 繼電器控制電路圖 316 繼電器電路圖1N4004 是整流二極管，它在電路中的作用是防止電磁繼電器產(chǎn)生的瞬間高壓感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)三極管的擊穿，起到保護(hù)電路的作用。若一直未檢測(cè)到傳感器，喇叭將反復(fù)發(fā)出聲音。按鍵響應(yīng)程序有：1）查看或修改 TH、TL 值；2）語音播報(bào)溫度值，格式為：“現(xiàn)在溫度是 xxx 度。當(dāng) TH值超過 125℃，將自動(dòng)變?yōu)?TH 的最小值，即 TH=TL+1；而當(dāng) TL 值低于 0℃，將自動(dòng)變?yōu)?TL 的最大值，即 TL=TH1。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 31 頁如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝40 根 I/O 端口來驅(qū)動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。本系統(tǒng)中，顯示位數(shù)只有 5 位，因此將 P2 口作為控制數(shù)碼管公共極電位的 I/O口，p0 口控制各位數(shù)碼管的顯示字形，采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式。在溫度報(bào)警值設(shè)置顯示時(shí)，也是采用這種流程顯示。 語音延時(shí)設(shè)計(jì)在放音時(shí)，系統(tǒng)中有這些語音：“請(qǐng)檢查傳感器！” 、0~ “十” 、 “百” 、 “負(fù)” 、“點(diǎn)” 、 “度” 、 “現(xiàn)在溫度是” 、 “溫度過高！” 、 “溫度偏低！”按照每三個(gè)字放音時(shí)間一秒算，放音時(shí)間有 2S、 和 三種。州大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 34 頁圖 46 語音延時(shí) 流程圖而語音延時(shí) 或 2S 是在延時(shí) 的基礎(chǔ)上再循環(huán) 3 次或 4 次即可得。而延時(shí) 20MS 這段時(shí)間同語音延時(shí)一樣是調(diào)用溫度值顯示程序來實(shí)現(xiàn)，這樣更加保證了語音播放期間的溫度值顯示。 繼電器軟件設(shè)計(jì)繼電器軟件設(shè)計(jì)在合理的硬件電路下，實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單，只需 高電平對(duì)應(yīng)繼電器的關(guān)閉，而其低電平對(duì)應(yīng)繼電器的吸合，就實(shí)現(xiàn)了使用繼電器控制電熱器加熱與否來控制水溫。靈活有序的設(shè)計(jì)管理和手段，它為用戶提供極其豐富的原理圖元件庫，PCB 元件庫以及出色的在線編輯和庫管理，良好的開放性還使它可以兼容多種格式的設(shè)計(jì)文件。 電路原理圖的繪制分以下幾個(gè)步驟：1）在 Protel99 軟件中先新建一個(gè)文檔，把所需要的元件載入到文檔里面。下面分別敘述制作過程。彈出打印設(shè)置對(duì)話框，選擇你已安裝好的打印機(jī)型號(hào)，帶“Final”的選項(xiàng)，表示分層打印。再單擊“Setup”按鈕，在大小選項(xiàng)中選擇 A4。設(shè)置好了“options”對(duì)話框之后單擊確定即可。再有打印雙面板時(shí)，頂層要鏡像。裁好后用水磨沙布把敷銅板的敷銅面打磨干凈，沖洗干凈，晾干。當(dāng)熱轉(zhuǎn)印機(jī)的溫度上升到 150 攝氏度的時(shí)候，小心把打了折的一面慢慢送進(jìn)熱轉(zhuǎn)印機(jī)開始轉(zhuǎn)印，手慢慢的用力往里推，要推到敷銅板確定已以進(jìn)去的時(shí)候才放開手。這是指通過化學(xué)物質(zhì)，把經(jīng)過印刷的敷銅板的非保護(hù)部分的銅箔腐蝕掉。腐蝕操作時(shí)要特別注意掌握蝕刻時(shí)間。一般來說，新配置的腐蝕液的蝕刻時(shí)間約 25 分鐘左右。線路板上的孔眼決定了焊接元件的位置，直接關(guān)系到安裝元件的質(zhì)量，因此要求按實(shí)際元件引腳的大小或圖紙所標(biāo)示尺寸鉆孔。在打磨過程中不可以太用力，否則會(huì)將銅線條擦掉。. 元件的認(rèn)識(shí)和檢測(cè)在安裝元件前要先認(rèn)識(shí)和檢測(cè)元件，一些常見元件的認(rèn)識(shí)與檢測(cè)如下：色環(huán)電阻：在此使用的是四個(gè)色環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的電阻。電容：電容在這里用到的是瓷片電容和電解電容，其外圍上面都有標(biāo)記，只需檢測(cè)其好