【正文】 在軟件設(shè)計(jì)部分由于 AT89C51 程序設(shè)計(jì)自由度較大，各單元模塊的程序設(shè)計(jì)可變動(dòng)性較強(qiáng) 。 下圖電路是， 78L05 和 78L33 的典型應(yīng)用電路。 （ 4） SSR 可以 承受的浪涌電流可達(dá)額定電流十倍左右。 工作電流： 2530mA 事實(shí)上，兩只數(shù)碼管輪流通電，僅有一只數(shù)碼管顯示數(shù)字，由于數(shù)碼管發(fā)光具有余暉特性及人眼的視覺暫留作用 ，選取循環(huán)掃描頻率，在視覺上是所有數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮的。 2. 執(zhí)行 ROM 指令 復(fù)位完成后，單片機(jī)向 DS18B20發(fā)送 ROM指令，功能是 讀取 DS18B20內(nèi)部序列號(hào) ，當(dāng)然，讀取序列號(hào)的過程是為了區(qū)分單總線上的多個(gè) DS18B20，當(dāng)總線上連接單個(gè) DS18B20溫度傳 感器 時(shí)，可以執(zhí)行跳過 ROM指令 。 數(shù)據(jù)采集精度 ,溫度誤差不超過 攝氏度 RST：復(fù)位 信號(hào) 輸入 端，外部復(fù)位電路提供復(fù)位信號(hào)，復(fù)位電路的形式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種 。 flash 閃速存儲(chǔ)器 容量較大 ,可達(dá) 4K 字節(jié) SK040G 語音芯片是一次性可編程語音芯片，語音輸出有 PWM 和 DAC兩種模式 ，可以選擇控制模式，控制模式有三種并口控制、串口控制、按鍵控制等。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)主要包含三部分：輸入模塊（按鍵 輸入、數(shù)據(jù)采集模塊的信息輸入）、輸出模塊（語音播報(bào)、 LED 顯示）、控制實(shí)現(xiàn)模塊（繼電器、電爐） ，另 外，電路還需要時(shí)鐘電路和復(fù)位電路以及電源電路提供外圍輔助 。語音播報(bào) 控制實(shí)現(xiàn)部分將使用繼電器，由單片機(jī)數(shù)的小電流經(jīng)繼電器完成對大電流控制。 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展與進(jìn)步，溫度控制不再單單應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上，越來越多日常生活設(shè)施開始使用溫度控制系統(tǒng)，進(jìn)一步改善人類生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。要求 控制對象為 1 升凈水，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(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以保持設(shè)定的溫度基本 不變。 數(shù)據(jù)采集模塊有以下三個(gè)方案： 方案 1： 采用 分立式的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集模塊由 溫度傳感器鉑電阻 Pt1000 和運(yùn)算放大器 HT9274，該運(yùn)算放大器為電壓 差動(dòng)運(yùn) 算 放 大 ，通過 調(diào)節(jié) 可調(diào)電阻可以 完成調(diào)零 。 結(jié)論：基于以上比較，語音播放模塊選擇方案 2。 四組 8 引腳 可編程 的 I/O 口 按鍵 模塊 按鍵的功能是完成對 系統(tǒng)初始溫度的設(shè)定 ,實(shí)現(xiàn)這樣的要求最少需要三個(gè)鍵 ,一個(gè)功能鍵 ,另外兩個(gè)鍵調(diào)節(jié)溫度。 C 當(dāng)熱敏電阻感受到溫度后，會(huì)產(chǎn)生阻值變化，電橋的平衡被打破輸出端產(chǎn)生電壓， 即 溫度的模擬量值 ，該模擬量對應(yīng)一個(gè)十進(jìn)制數(shù)量值 。 （ 3） 音頻輸出（ AUD OUT） 音頻經(jīng)該端口 輸出，可驅(qū)動(dòng) 5kΩ 的負(fù)載。 圖 38所示的功放與揚(yáng)聲器的連接是 LM368 的 典型電路 ， LM386M 兩個(gè) GAIN 腳 間外接 10μF 的旁路 電容 ，可以使電路的放大倍數(shù)提高 200 倍。 由于本設(shè)計(jì)對精度要求不高，從簡化電路 角度考慮，我們在本設(shè)計(jì)中選擇 內(nèi) 部時(shí)鐘電路。 第一溫度采集后，再次執(zhí)調(diào)用顯示模塊 初始化 掃描按鍵 送設(shè)定值儲(chǔ)存并顯示 開始 K4 鍵按下 Y N 返回 K4鍵按 下 Y N 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計(jì) 25 行溫度采集模塊時(shí)，跳過讀取序列號(hào)的過程，直接進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換并讀取溫度值。123U7:A74LS01amp。 ISD4004 采用直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，可以將錄入的語音信號(hào)直接存儲(chǔ)，無需 A/D 和數(shù)據(jù)壓縮過程，減少了信號(hào)失真。 時(shí)鐘電路 和復(fù)位電路如圖 311 所示。 所謂 “ 過零 ” 是指， 輸入端 加 控制信號(hào)，交流電壓過零時(shí)， 固態(tài)繼電器 即為通態(tài)；而當(dāng)斷開控制信號(hào)后， 固態(tài)繼電器 要等待交流電的正半周與負(fù)半周的交界點(diǎn) (零電位 )時(shí)， 固態(tài)繼電器 才為斷態(tài)。 （ 9） 外部時(shí)鐘（ XCLK） 沒有 接 外 部 時(shí)鐘時(shí)，此端必須接地。由于 AT89C51單片機(jī)帶有 32個(gè)引腳，無需端口擴(kuò)展 。 VDD 可選電源端 。按鍵 K4 與 相連，采用外部中斷方式，并且優(yōu)先級(jí)定為最高； K2 和 K3 分別與 和 相連，采用軟件查詢的方式。當(dāng)單片機(jī)處于空閑方式，其 CPU 將 停止 工作，在此期間 RAM的讀取不受影響 ，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 方案 2的 SSR繼電器具有過零控制功能，可以實(shí)現(xiàn)。其讀數(shù)方式是數(shù)字式的 ,有效寬度 (912 位 )完全可以滿足需求 ,而且讀數(shù)時(shí)間極短 ,在一秒 單片機(jī) AT89C51 LED 顯示 語音播報(bào) ISD4004 繼電器 電爐 盛水容器 數(shù)據(jù)采集DS18b20 按鍵 時(shí)鐘與復(fù)位電路 第二章 系統(tǒng)總體框圖和方案對比論證 5 鐘之內(nèi)就可以完成 ,芯片的讀寫都依賴于一個(gè)總線 ,簡化了電路 ,其功耗也比較低。 方案 對比： 方案 1使用的 SPCE061A 單片機(jī)， 其優(yōu)勢在于 自身 配 備 語音播放函數(shù)， 可以簡單快捷的 實(shí)現(xiàn)語音播放 ； 芯片內(nèi)置在線仿 真、編程接口， 對于 在線調(diào)試 較為有用 。語音播報(bào)部分采用集成芯片，進(jìn)行語音對外傳輸，選用 ISD4004 在很大程度上優(yōu)化了系統(tǒng)， ISD4004 采用的是“直接模擬量存儲(chǔ)”技術(shù)，該技術(shù)優(yōu)勢明顯可以直接進(jìn) 行模擬數(shù)據(jù)的錄入，即語音播報(bào)部分內(nèi)容可以直接輸入，無需模數(shù)裝換、存儲(chǔ)、 再數(shù)模裝換 的復(fù)雜流程 ，不但簡化了流程，而且最大限度的減少 失真，輸出效果較好。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 具有語音播報(bào)功能的水溫控制系統(tǒng) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 2021 年 6 月 摘 要 I 摘 要 本文 所描述的具有語音播報(bào)功能的水溫控制系統(tǒng)是以成熟的框架為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì) 的 ,當(dāng)前系統(tǒng)框架下 ,設(shè)計(jì)之中的區(qū)別主要在于系統(tǒng)各個(gè)部分單元電路選用的器件的不同 .因此 ,本 文將首先從 整體框架中硬件的選擇來確定總體電路 ,之后將描述各單元電路可行的元器件 ,在對比中確定優(yōu)先項(xiàng)。本設(shè)計(jì)定位為具有語音播報(bào)功能的水溫控制系統(tǒng)，系統(tǒng)是將 AT89C51 單片機(jī)作為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的， AT89C51 的強(qiáng)大功能將完成接收鍵盤的指令信號(hào)，接受數(shù)據(jù)收集芯片的收集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)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(shí)現(xiàn)電路調(diào)整水溫。 方案 2： 以 單片機(jī) AT89C51 為核心， 采用 集成芯片 完成外圍電路功能 。 DSB1820 突出的特點(diǎn)是可以直接接入單片機(jī)，無需數(shù)模裝換，能夠直接讀出被測溫度 ,減少信號(hào)失真，而軟件部分程序設(shè)計(jì)將十分簡單。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(huì)對前級(jí)電路造成影響。同時(shí)， AT89C51 可在 0Hz第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 10 狀態(tài)下進(jìn)行 靜態(tài)邏輯操 作，該單片機(jī) 提供 兩種節(jié)電 模式 ， 模式選擇由軟件完成 。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(jī)直接對鍵盤進(jìn)行掃描， 低電平有效。 第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)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。 圖 34 DS18B20與 AT89C51單片機(jī)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(jì) 要求， 顯示模塊的電路 要完成動(dòng)態(tài)顯示功能，其顯示的溫度第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 17 用十進(jìn)制表示，由于實(shí)際中并沒有對精度提出明確 要求，我們可以將步進(jìn)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。 （ 8） 中斷（ INT ） 漏極開路輸出 端口。觸發(fā)電路的功能是 通過 產(chǎn)生 合適的 觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路工作， 這種情況下， 將產(chǎn)生射頻干擾 信 號(hào) 并以高次諧波或尖峰等 干擾電路 ，為此 設(shè) 計(jì)了 “ 過零控制電路 ” 。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(hào)經(jīng)電阻傳至單片機(jī)復(fù)位端，完成復(fù)位過程，中間的時(shí)間僅需要 2 個(gè)機(jī)器周期。 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(chǔ)語音信號(hào) 實(shí)際溫度值與設(shè)定溫度相等 播放存貯的語音信號(hào) 返回 否 是 第四章 系統(tǒng)各電源模塊程序設(shè)計(jì) 28 每隔 20秒檢測 1次 實(shí)際溫度與設(shè)定溫度相等 加熱 Y N 讀 18B20,調(diào) 用實(shí)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(jì)的系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)為核心的成熟框架，在語音播報(bào)模塊和數(shù)據(jù)采集模塊應(yīng)用了較為先進(jìn)的 ISD4004語音芯片和 DS18B20數(shù)據(jù)采集芯片。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。 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(shí)際溫度。 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(shí)鐘電路，放大器的引腳 是 XTAL1 和 XTAL2， 分別 代表 輸入端和輸出端 。 第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)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(jī)傳送來的驅(qū)動(dòng)信號(hào)送至繼電器，控制繼電器工作，由繼電器完成弱電流和強(qiáng)電流的銜接，使電爐轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，對容器中的水進(jìn)行加熱，使水溫恢復(fù)到設(shè)定溫度