【正文】 ?？梢苑謩e在 ~750ms 內(nèi)完成 9~12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根線讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無須額外電源。 （ 5）通過編程可實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 64 位 ROM、溫度靈敏元件、內(nèi)部存儲器和配置寄存器四部分組成，如圖 34 所示。在采用 12 位轉(zhuǎn)換精度時，溫度寄存器里的值是以 為步進 的，即溫度值為溫度寄存器里的二進制值乘以 ，就是實際的十進制溫度值。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。 第 8 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC），可用來保證通信的正確。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線形性，其輸出用于修正減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上訴過程，直到溫度寄存器值達到被測溫度值。外部只需配置駐極體傳聲器、揚聲器、開關(guān)和少數(shù)電阻、電容等元器件，再配 ~ 直流電源，就可構(gòu)成完整的語音錄放系統(tǒng)。在本設(shè)計中，需要錄 12 段語音信息，按次序分別為“十”、“點”、“℃”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、 “八”、“九”。 44 KV C C12SPV C C47 0K+ 4. 7U。 在錄音時，置 MSEL MSEL2 為 0， /M8 置 1，置 /RE 端為 0 為錄音狀態(tài)，按住 /M1 即開始錄第一段，松鍵即停止。 p1 .01p1 .12p1 .23p1 .34p1 .45p1 .5 ( m i )6p1 .6 ( m o)7p1 .7 ( s c k )8r s t9r x d10t x d11p3 .212p3 .313p3 .414p3 .515p3 .616p3 .717xt a l 218xt a l 119gn d20p2 .021p2 .122p2 .223p2 .324p2 .425p2 .526p2 .627p2 .728ps e n29a le30ea31p0 .732p0 .633p0 .534p0 .435p0 .336p0 .237p0 .138p0 .039vc c4089 S 5 2V C CV C C1 2 3D S 1 8B 20V C C4. 7KV C CV D D G N D 圖 36 外部電源供電方式 電路圖 溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計 20 APR9600 語音錄放電路設(shè)計 APR9600 語音芯片的介紹 APR9600 語音錄放芯片是一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語音 芯片。 斜率累加器 減法計數(shù)器 1 預(yù)置 低溫度系 數(shù)振蕩器 晶振 減到 0 高溫度系 數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 2 計數(shù)比較器 溫度寄存器 減到 0 預(yù)置 增加 停止 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)。 R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即是用來設(shè)置分辨率的，如表 33 所示， DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位。 小數(shù)部分 二進制值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十進制值 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 表 32 小數(shù)部分二進制和十進制的近似對應(yīng)關(guān)系表 （ 3） DS18B20 內(nèi)部存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的EEPROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 以及配置寄 存器，共 9 位。當(dāng)轉(zhuǎn)換位數(shù)為 12 位時，溫度的精度為 ℃，當(dāng)轉(zhuǎn)換位數(shù)為 11 位時，溫度的精度為 ℃，依此類推。 （ 2） GND 為電源地。 （ 4）測溫范圍 55~125℃。 DS18B20 的概述 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一款智能溫度傳感器。 （ 3）復(fù)制暫存器命令（ 48H）。 （ 5）報警搜索 [ECh]。 （ 3）匹配 ROM[55h]。當(dāng)系統(tǒng)初始上電時， 主機必須找出總線上所有從機設(shè)備的 ROM 代碼，這樣主機就能夠判斷出從機的數(shù)目和類型。在 ROM 命令發(fā)送之前， RAM 命令不起作用。其中 I2C 總線以同步串行 2 線方式進行通信（一條時鐘線，一條數(shù)據(jù)線）， SPI 總線則以同步串 行 3線方式進行通信（一條時鐘線，一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線），而 SCI 總線是以異步方式進行通信（一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線）的 。在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 兩個管腳，接一個晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路。 小結(jié) 本章中確定了系統(tǒng)的設(shè)計總方案，包括溫度傳感器，主控部分和語音部分的方案論證。 本設(shè)計需要用到 15 個 I/O 口： 1 根用來控制溫度傳感器， 8 根用來控制 LED 數(shù)碼管的段選， 3根用 來控制位選，還有 3 根來語音芯片。 （ 7） 8K 在線可編程 Flash 存儲器。 方案三：采用 51 單片機 本設(shè)計主控部分采用 AT89S52 八位單片機，它 兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳 ，可燒寫，可擦處，可在線編程。 CUP 的計 算速度比單片機快，而且有良好的人機交互界面 ， 但是 PC機輸出信號不能直接與 DS18B20 通信，需要通過 RS232 電平轉(zhuǎn)換兼容，需要的硬件多，較為繁瑣，很不簡便。這類傳感器具有較好的線性度、尺寸小、響應(yīng)快、靈敏度高，主要用在計算機和移動設(shè)備內(nèi)。 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 2 方案論證 溫度測量與語音播報系統(tǒng)的設(shè)計主要是在溫度傳感器的選擇、語音芯片的選擇和主控單元的設(shè)計。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計 6 （ 3） 單片機在實時控制中的應(yīng)用 單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。同一種單片機可以在不同的控制系統(tǒng)中，只是其中所配置的軟件不同而已。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、 I/O口的邏輯操作以及位處理功能 ，其 邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次微型計算機。 16 位單片機除了 CPU 為 16 位以外，片內(nèi)的 RAM 和 ROM 容量進一步增大。該系列的單片機在片內(nèi)已經(jīng)集成了 8 位 CPU、并行 I/O 接口、 8 位定時器 /計數(shù)器、 RAM 和 ROM 等功能部件，但無串行 I/O 接口，尋址范圍不大于 4KB。 1974 年 12 月，美國著名的仙童公司推出了世界上第一臺單片機 F8。 數(shù)字 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、存儲器和接口電路 ， 有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中 央控制器、隨機存儲器和只讀存儲器。 (5) 擴大測溫對象：溫度檢測技術(shù)將會由點測溫發(fā)展到點、線、面，甚至立體的測量。 二：非接觸式 溫度測量技術(shù) 非接觸式測溫方法不需要與被測對象接觸，因而不會干擾 被測 溫度場 的狀態(tài) ， 測量儀器本身也不會受溫度場的損傷， 動態(tài)響應(yīng)特性一般也很好，但是會受到測量介質(zhì)物性參數(shù)的影響。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛檢測元件之一。 一：接觸式溫度測量技術(shù) 接觸式測溫法的特點是測溫元件直接與被測對象相接觸，兩者之間進行充分的熱交換，最后達到熱平衡，這時感溫元件的某一物理參數(shù)的量值就代表了被測對象的溫度值。近年來 ， 利用數(shù)字式溫度傳感器以實現(xiàn)溫度信息的在線檢測已成為溫度檢測技術(shù)的一種發(fā)展趨勢 [10]。 DS18B20。 編號 ： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目：（中文）溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計 （英文） Temperature measurement and voice broadcast system 分 院 理工分院 專 業(yè) 電氣工程與自動化 班 級 06 自動化（ 1）班 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 完成日期 2021 年 5 月 15 日 寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） I 誠 信 承 諾 我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。 voice broadcast。因此 ， 能夠確保快速 、 準(zhǔn)確地測量溫度的技術(shù)及其裝置普遍受到各國的重視。 按照所用方法之不同，溫度測量分為接觸式和非接觸式兩大類 [9]。熱電偶的原理是兩種不同材料的金屬焊接在一起 ， 當(dāng)參考端和測量端有溫差時，就會產(chǎn)生熱電勢，根據(jù)該熱電勢與溫度值關(guān)系就可以測量溫度。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可以將感溫元件和相關(guān)電子線路集成在一個小芯片上，構(gòu)成一個小型化、一體化及多功能化的專用集成電路芯片，輸出信號可以是電壓、頻率，或者是總線數(shù)字信號，使用非常方便，適用于便攜式設(shè)備。 (4) 擴 大 測量范圍：現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為 200～ 30000℃ ，而今后溫度計要求能測量超高溫與超低溫，尤其是極低溫度的檢測。 （ 3）數(shù)字 溫度傳感器 數(shù)字溫度傳感器是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動 檢測 技術(shù)的結(jié)晶 ， 目前已開發(fā)出多種 數(shù)字 溫度傳感器系列產(chǎn)品。隨著單片機位數(shù)的提高，功能的增強，由其構(gòu)成的計算機應(yīng)用系統(tǒng)的功能也日益增強，它一樣可以配用顯示器、打印機、繪圖儀等外圍設(shè)備 ，一樣可以聯(lián)網(wǎng)，從而使單片機應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用范圍更加廣泛，它不僅可用于家用電器中，還適用于信息與通信系統(tǒng)、實時控制、智能儀表、自動機床控制等領(lǐng)域。 8 位單片機已經(jīng)出現(xiàn)，以 Intel 公司的 MCS— 48 為代表。 4．第四階段（ 1983— 至今） 這是 8 位高性能單片機和 16 位單片機并行發(fā)展的階段。 （ 2） 控制功能強。 （ 5）單片機的硬件功能具有廣泛的通用性。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。 （ 5） 單片機在人類生活中的應(yīng)用 自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍 受人們喜愛。單片機以 集成度高、體積小 、控制功能強等優(yōu)點被廣泛使用，如 在智能儀表 、 機電一體化 、分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用 。二極管溫度傳感器就是利用二極管的 PN 結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化的原理工作的。 溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計 8 主控部分 方案一：采用 PC 機 PC機 可在線編程、可在線仿真，這讓調(diào)試變得方便。本設(shè)計中，主控芯片只需控制溫度傳感器和語音芯片，電路規(guī)模比較小，不需要大量的信號進行處理，程序也較為簡單，如使用 DSP 或 ARM 做主控芯片會大大增加成本和電路的復(fù)雜度。 （ 6） 256 字節(jié)內(nèi)置 RAM。每一根引腳都可以編程，比如用來控制電機、交通燈、霓虹燈等，開發(fā)產(chǎn)品時就是利用這些可編程引腳來實現(xiàn)我們想要的功能。它較 ISD 系列語音芯片易于控制且價格也較便宜，電路更為簡單，能實現(xiàn)現(xiàn)場錄音和可擦除語音，所以采用 ARR9600 作為語音播報的芯片。 溫 度 采 集 模 塊D S 1 8 B 2 0控 制 模 塊A T 8 9 S 5 2顯 示 模 塊L E D 數(shù) 碼 管語 音 模 塊A P R 9 6 0 0 圖 31 系統(tǒng)框圖 單片機的時鐘電路和復(fù)位電路設(shè)計 單片機工作的時間基準(zhǔn)是有時鐘電路提供的。 溫度測量與語音播報系統(tǒng)設(shè)計 12 p1 .01p1 .12p1 .23p1 .34p1 .45p1 .5 ( m i )6p1 .6 ( m o)7p1 .7 ( s c k )8r s t9r x d10t x d11p3 .212p3 .313p