【正文】 EEPROM， 并具備 限溫報警功能 單片機訪問 DS18B20流程 單片機是 DS18B20 的 控制器，在控制器的指令引導(dǎo)下，溫度傳感器 完成溫度采集和數(shù)據(jù)傳輸工作 。 之后 ，得到溫度轉(zhuǎn)換命令后， DS18B20根據(jù)傳感器 測得的數(shù)量 值進行轉(zhuǎn)換，形成 二進制的 數(shù)字化溫度值 ，其計算過程為，測得溫度 t，若為正值， 則T=t/,直接將 T轉(zhuǎn)換為二進制 T1，如溫度 t等于 +125， T=2021，降 T轉(zhuǎn)化為二進制為 0000 0111 1101 0000，十六進制表示是 07D0H，若所的溫度為負值，如 t=，則 T=8，其二進制表示過程為， 8D=0000 0000 0000 1000B，取反為1111 1111 1111 0111 ，加 1后的 T1， T1=1111 1111 1111 1000，十六進制表示為 FFF8H。數(shù)碼管是 8段共 陽極，所以發(fā)光時，字形驅(qū)動“ 0”有效，位選驅(qū)動“ 1”有效。 （ 4） 片選 （ SS ） 端口低電平有效 ，即 控制器向該口發(fā)送信號 選中 芯片。 工作電壓：單電源 +3V直流電壓 ,耐受范圍較寬 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 20 CS V C C DM O S I X C L KS C L KV S S AV S S AV S S DA M C A P O U TI N I N +V C C AV S S AP 2 .4P 2 .3P 2 .2C 1 21 u f+ 3 VL S 1YSM K 1M I CR S 1C 1 81 0 u fR 1 71 0 KR 1 91 0 KR 1 81 0 KR 2 01KC 1 72 2 0 u fC 1 40 . 1 u fC 1 50 . 1 u fC 1 64 . 7 u fC 1 32 2 u f+—G N DVSB Y PG A I NG A I N+ 5 vI S D 4 0 0 4L M 3 8 6C 1 91 0 u f23465781 圖 38 語音播放電路圖 執(zhí)行模塊 執(zhí)行模塊的功能是 將單片機傳送來的驅(qū)動信號送至繼電器，控制繼電器工作，由繼電器完成弱電流和強電流的銜接，使電爐轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，對容器中的水進行加熱，使水溫恢復(fù)到設(shè)定溫度 ,選用的型號是 240D10 固態(tài)繼電器 。 （ 2） SSR 全部由 固態(tài)電子元件組成 ， 工作可靠 性 高 、 壽命 長。 AT89C51 內(nèi)置 高增益反相放大 器，該放大器外接一組諧振就可構(gòu)成時鐘電路，放大器的引腳 是 XTAL1 和 XTAL2， 分別 代表 輸入端和輸出端 。 主電源電路 分為兩部分，一部分提供 +5V 直流電源，另一部分提供 +3V 直流電源。 圖 43 數(shù)據(jù)采集模塊流程圖 顯示模塊程序 流程圖 該模塊首先判斷系統(tǒng)是否處于設(shè)定狀態(tài)，如果處于設(shè)定狀態(tài)則顯示設(shè)定溫度，否則顯示當(dāng)前實際溫度。電路采用獨立電源供電，為電路提供穩(wěn)定的直流電源。456U7:B74LS01S3RSTXTAL2XTAL1顯示模塊BR22W06GTR2TRAN2P2S220V9VC8470ufC9100ufC100.33uFC110.1uFVI3VO1G N D2U578L33+3.3V電源電路D2DIODER15150RR16150R+5VP2.1P2.0P2.5P2.6220V附錄 33 附錄二：部分程序 主程序 ORG 0000H START: AJMP MAIN:轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H AJMP YYBB ；轉(zhuǎn) 0INT 中斷入口 ORG 0013H AJMP SDWD ；轉(zhuǎn) 1INT 中斷入口 ORG 0100H MAIN: SETB EA。 參考文獻 29 參考文獻 [1]姜志海，黃玉清 .單片機原理及應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [2]董曉紅 .單片機原理及接口技術(shù) [M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021. [3]沙占友 .單片機外圍電路設(shè)計 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [4]王南陽 .單片優(yōu)質(zhì)語音播放集成電路應(yīng)用手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021. [5]楊邦文 .新型繼電器使用手冊 [M].北京：人民郵電出版社， 2021. [6]張迎新 .單片微型計 算機原理、應(yīng)用及接口技術(shù) [M]. 北京：國防工業(yè)出版社， 2021. [7]趙茂泰 .智能儀器原理及應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， 2021. [8]陳言俊 .大學(xué)生創(chuàng)新競賽實戰(zhàn) [M]. [9]耿方志 .基于 AT89C51單片機的智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計 [D]陜西三原：空軍大學(xué)導(dǎo)彈學(xué)院， 2021. [10]楊煉 .基于單片機的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計 [D].浙江：浙江師范大學(xué)， 2021. 致謝及聲明 30 致謝及聲明 在論文設(shè)計過程中，我的導(dǎo)師給與了我極大的支持與幫助，使我在設(shè)計過程中少走了很多彎路，在論文的寫作過程中，導(dǎo)師也提出了很多中肯 的建議，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、廣博的學(xué)識使我受益頗多。 調(diào)用鍵盤設(shè)定溫度值 開始 調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊程序，讀取溫度值 初始化 存儲語音信號 實際溫度值與設(shè)定溫度相等 播放存貯的語音信號 返回 否 是 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計 28 每隔 20秒檢測 1次 實際溫度與設(shè)定溫度相等 加熱 Y N 讀 18B20,調(diào) 用實際溫度值 Y 圖 流程圖 圖 46溫度檢測與控制 流程圖 調(diào)用按鍵設(shè)定溫度值 初始化 開始 結(jié) 論 28 結(jié)論 本論文所設(shè)計的系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機為核心的成熟框架，在語音播報模塊和數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)用了較為先進的 ISD4004語音芯片和 DS18B20數(shù)據(jù)采集芯片。 圖 312 主電源電路第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計 23 第四章 系統(tǒng) 各單元模塊 程序設(shè)計 系統(tǒng)軟件由 主程序和各單元模塊的分支程序構(gòu)成，單元模塊的程序分別有：鍵盤 模塊程序、數(shù)據(jù)采集模塊程序、顯示模塊程序、語音播報模塊程序、執(zhí)行模塊程序 主程序 流程圖 系統(tǒng)上電后 ,首先開啟中斷 ,對鍵盤進行掃描 ,如果鍵盤正在進行設(shè)定 ,則顯示模塊顯示設(shè)定值 ,若未處于設(shè)定狀態(tài) ,則調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊 ,傳送實際溫度給顯示模塊 ,執(zhí)行模塊通過不間斷地對比實際溫度與設(shè)定溫度決定是否進行加熱 ,語音播報款則根據(jù) ,實際值與設(shè)定值的對比決定是否播報語音。因此在復(fù)位電路是按鍵電平復(fù)位， 設(shè) 置復(fù)位鍵 K1， K1 與 +5V高電平相連，按下復(fù)位鍵，復(fù)位信號經(jīng)電阻傳至單片機復(fù)位端，完成復(fù)位過程，中間的時間僅需要 2 個機器周期。 時鐘 和復(fù)位電路 前面各單元電路都是以各種集成器件為核心 ,完成個單元承擔(dān)的任務(wù) ,在本單元索要設(shè)計的是即使外圍輔助單元。觸發(fā)電路的功能是 通過 產(chǎn)生 合適的 觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路工作， 這種情況下， 將產(chǎn)生射頻干擾 信 號 并以高次諧波或尖峰等 干擾電路 ，為此 設(shè) 計了 “ 過零控制電路 ” 。 錄音周期： 10萬次 （ 8） 中斷（ INT ） 漏極開路輸出 端口。 ISD系列芯片與其他語音芯片相比，有一項獨有技術(shù) —— 多電平直接模擬專利技術(shù)該技術(shù)的使用是4004在語音采集的過程中，將采集到的模擬量采樣值直接存儲到閃速存儲器中，避免了 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮過程中導(dǎo)致的信號損失與誤差， 因此 由 ISD4004存儲播放的語音顯得 真實、自然 ， 效果 極佳 ， 一般 的 固體錄音電路 在 量化和壓縮 過程中 造成的量化噪聲和金屬聲 不會在 ISD身上出現(xiàn) 。 圖 34 DS18B20與 AT89C51單片機的接口電路 LED 顯示模塊 圖 35 數(shù)碼管 的共陽 極電路圖 根據(jù)系統(tǒng) 設(shè)計 要求， 顯示模塊的電路 要完成動態(tài)顯示功能，其顯示的溫度第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 17 用十進制表示，由于實際中并沒有對精度提出明確 要求，我們可以將步進值設(shè)置為 1攝氏度，由兩片 LED構(gòu)成電路，完成從 099℃的溫度顯示。 3. 執(zhí)行 DS18B20 功能指令（ RAM 指令） 在 ROM指令發(fā)送完畢后，單片機直接向 DS18B20發(fā)送 RAM指令， RAM指令一共有六條，分別是，寫 RAM數(shù)據(jù)、讀取 RAM數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)復(fù)制并發(fā)送到 EEPROM，進行溫度轉(zhuǎn)換、 EEPROM回傳數(shù)據(jù)給 RAM、進行工作方式的切換， DS18B20具體要進行什么樣的工作，由單片機發(fā)送的不同命令決定。 第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 14 圖 33 DS18B20引腳排列及封裝 DS18B20 外形看起來像一只三極管，引腳如圖 33，引腳名稱及功能如下： GND 接地端 DQ 數(shù)字輸入輸出，與 TTL 電平兼容。 供電方式采用獨立供電或寄生供電 從軟件的工作原理來看，按鍵單元 采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法， 由單片機直接對鍵盤進行掃描， 低電平有效。 ^PSEN： ^PSEN 是程序存儲允許，其作用是輸出 外部程序存儲器的讀選通信號 ，每個機器周期內(nèi)，允許兩次讀取外部程序存儲器 。同時， AT89C51 可在 0Hz第三章 硬件單元電路設(shè)計及相關(guān)參數(shù) 10 狀態(tài)下進行 靜態(tài)邏輯操 作，該單片機 提供 兩種節(jié)電 模式 ， 模式選擇由軟件完成 。 靜態(tài)操作 頻率 寬 ,下限 0Hz,上限 24MHz 外界的電壓為 220V,繼電器及其連接部應(yīng)該有兩倍的 耐壓性，并能保證繼電器電路本身不會對前級電路造成影響。 第二章 系統(tǒng)總體框圖和方案對比論證 6 方案 2：以 AT89C51 單片機為核心，由 ISD4004 語音芯片 配合 音頻 功率放大器 LM38麥克風(fēng)、擴音器等簡單外圍器件完成語音播放 工作，單片機只需要提供工作信號，在信號驅(qū)動下語音芯片便可 通過 揚聲器將預(yù)先設(shè)定的語音內(nèi)容播放出來，而所播放的語音內(nèi)容可以以錄音的方式直接收錄進語音芯片便可，這得益于 ISD4004 語音芯片所特有的“ 直接模擬量存儲”專利技術(shù)。 DSB1820 突出的特點是可以直接接入單片機，無需數(shù)模裝換，能夠直接讀出被測溫度 ,減少信號失真，而軟件部分程序設(shè)計將十分簡單。 第二章 系統(tǒng)總體框圖和方案對比論證 4 圖 21 系統(tǒng)框圖 單元電路 方案 的 對比論證 該部分將從系統(tǒng)框圖中的 模塊出發(fā)，分析各單元電路的可行方案，通過對比分析選擇最優(yōu)方案 ，同時也是從技術(shù)角度出發(fā)，說明總體方案是最優(yōu)選項 。 方案 2： 以 單片機 AT89C51 為核心， 采用 集成芯片 完成外圍電路功能 。 主要性能指標(biāo) （ 1）以單片機為控制核心。本設(shè)計定位為具有語音播報功能的水溫控制系統(tǒng)，系統(tǒng)是將 AT89C51 單片機作為核心進行設(shè)計的， AT89C51 的強大功能將完成接收鍵盤的指令信號，接受數(shù)據(jù)收集芯片的收集到的實時數(shù)據(jù)，進行處理之后將要第一章 引言 2 顯示的部分傳送至顯示屏，并可根據(jù)需要控制語音輸出，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的指令控制實現(xiàn)電路調(diào)整水溫。 關(guān)鍵字 ： 語音播報 ， 水溫控制 ， 單片機 ， 芯片 ， 繼電器 摘 要 II Abstract Paper describes with speech function of the water temperature control system is the basis of mature framework design, the current system frame, design of the main difference lies in the system of each part of the un