【正文】 因設(shè)計任務(wù)中溫度的精度要求是 1℃ ，如果測量數(shù) 據(jù)誤差能達到 1℃之內(nèi)，都是符合要求的， 測得 數(shù)據(jù)如下 表 ： 表 溫度測量值與實際溫度對照表 （單位 ℃ ） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 測量溫度 實際溫度 絕對誤差 0 相對誤差 (%) 0 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 共 38 頁 誤差分析：根據(jù)表 ，其中相對誤差是根據(jù)公式 計算得到，而相對誤差根據(jù)公式 計算得來。 最終 根據(jù) 檢測出當(dāng)下環(huán)境的溫度值和照度值， 播報溫度 值 和光線等級 并能在液晶上顯示具體的數(shù)值 。 后來 知道正常上電后， SR0 的 cmd 應(yīng)為 0， RDY 應(yīng)為 ，程序走到下邊也會出錯。 ③ 在寫語音程序的時候一定要下面這個循環(huán)程序，不用這個程序就會出問題， do { ISD_PU()。 調(diào)試中遇到的問題及其解決辦法 （ 1）硬件部分設(shè)計遇到的問題 因為本設(shè)計是分小模塊在萬用板上調(diào)試成功之后，才組裝到一塊板子上的。在正常轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，即規(guī)定的時間內(nèi) CS 端由高電平至低電平的跳變可以終止該周期，器件返回初始狀態(tài) (輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果 )。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20 有嚴格的通 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 共 38 頁 信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 軟件調(diào)試 在寫程序之前，先將 DS18B20 的時序， ISD1700 的各個引腳的功能和 SPI 串行通信的協(xié)議及 芯片 相關(guān)的指令都 認真學(xué)習(xí)后 ， 編寫各個部分的程序流程圖，然后開始編程。經(jīng)過檢查，復(fù)位電路工作正常。經(jīng)過檢查，單片機工作正常。用萬用表測電阻、電容的好壞。 （ 2） 然后 檢查元器件的安裝情況。接著就是各個函數(shù)的定義，首先定義寫指令函數(shù) Write_LCD1602_Com，然后定義寫數(shù)據(jù)函數(shù) Write_LCD1602_Data， 因需要顯示字符串，所以還需要定義一個寫字符串的函數(shù) Write_LCD1602_String，又檢測照度和溫度值 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 共 38 頁 后，在液晶上要顯示數(shù)字，所以還得定義一個 Write_Number 函數(shù)。串行接口把輸入／輸出時鐘序列供給 I／ O CLOCK 并接收上一次轉(zhuǎn)換結(jié)果。在轉(zhuǎn)換過程的第一階段，模擬輸入量同時關(guān)閉 SC 和 ST 進行充電采樣，這一過程使所有電容的充電電壓之和達到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓。根據(jù) TLC1549 的功能結(jié)構(gòu)和工作時序，其工作過程可分為 3 個階段：模擬量采樣、開始擦除需要錄音的fla sh 地址段擦除操作完成了嗎 ?在需要錄音的 fla sh地址段錄入聲音錄音操作完成了嗎 ?是否否是結(jié)束開始IS D 1730 處于閑狀態(tài)嗎 ?播放指定 fla sh 地址段的聲音放音操作完成了嗎 ?是否否是結(jié)束a )b ) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 17 頁 共 38 頁 模擬量轉(zhuǎn)換和數(shù)字量傳輸。系統(tǒng)播報光照強度的時候，因為光線的 照度標(biāo)準(zhǔn)值分級以在主觀效果上明顯感覺到照度的最小變化而定的，所以并沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)， 在此，照度的確定原則是：將光線調(diào)到一個很適合眼睛觀看的環(huán)境，此時測得的照度為 100lx，所以將 100lx為一個級，然后將光線繼續(xù)調(diào)節(jié)到一個比較刺眼的環(huán)境，此時檢測的照度值為 500lx，所以 500lx 又為一個級。對于每段就可以分別賦地址為 0x00， 0x01， 0x10， 0x11，然后就可以通過段地址進行段空間的操作。 ⑥ 在 /SS變高電平時結(jié)束 SPI傳輸； . ⑦ 在完成一個 SPI 命令后，將產(chǎn)生一個低電平中斷信號。在讀操作結(jié)束后， DQ 線必需被線上的上拉電阻拉至高電平 。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當(dāng)要寫 0時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的 “0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。程序處理流程框圖如圖 所示 ： 圖 程序處理框圖 主程序編程 本系統(tǒng)設(shè)計主要就是為了實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境中溫度和光線照度的檢測，并對所檢測的值進行顯示，對照度情況進行播報。 第 7~14 腳： D0~D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 （ 2） 液晶顯示電路分析 圖 LCD1692 液晶與單片機的連接圖 12345678910111213141516J2CON16VCCVCCRSEND0D1D2D3D4D5D6D7C5 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 38 頁 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 15 腳（無背光）或 16 腳（帶背 光）接口 ， 具體電路 如圖 所示 。 ISD1700 的 Rosc 引腳接上震蕩電阻 R5，該電阻決定芯 片的采樣頻率和錄音時間， MIC和 MIC+引腳接的是麥克風(fēng)，而 SP和 SP+接上喇叭， 提供放音使用。 R5 為 80K,對應(yīng)的采樣頻率為 8KHZ,錄放時間為 30S?；镜臅r序有： （ 1） 總線復(fù)位信號（ Reset Plus）； （ 2） 從器件存在應(yīng)答信號（ Presence Plus）； （ 3） 寫操作（ Write Time Slots），包括寫 1 和寫 0； （ 4） 讀操作（ Read Time Slots），包括讀 1 和讀 0。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證 TL431 工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于 1 mA 。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從 Vref（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。 TLC1549 能以串行方式送給單片機 ， 由于 TLC1549 采用 CMOS 工藝。60V)也能提供優(yōu)良的性能。 ④ AD623 帶寬 800kHz(G=1),達 %建立時間 20μs(G=10)。 圖 AD623 引腳圖 REF1IN2REF3GND4CS5DATA6CLK7VCC8C52LTC1549231D6TL431AGNDR203kAVCCVCCC51CAPAGNDRG1VIN2VIN+3VSS4REF5OUT6VCC7RG8INA118U2AD623AVCCC54R610kR2110kC49C501000pfC61000pfAGNDAGNDR105kAGNDD2LEDAVCCAGNDLTC_CLKLTC_DATALTC_CSR30200KC11 C9100UFAGNDC53 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 38 頁 AD623 的主要特點： ① AD623 使用一只外接電阻設(shè)置增益 (G)，高達 1000，從而給用戶帶來極大方便 ② AD623 具有優(yōu)良的直流特性：增益精度 0 1%(G=1)，增益漂移 25ppm(G=1),輸入失調(diào)電壓最大 100μV(AD623B)，輸入失調(diào)電壓漂移 1μV/176。再由 AT89S52 的 到 口對 TLC1549 進行同步串行通 信。 光電檢測和信號放大 如圖 所示， 光敏二極管是作用在反向偏置電壓下，受到光激發(fā)就會形成光電流，外電路接上 10K 的電阻，光電流就在負載上產(chǎn)生電壓降，由此，光信號就轉(zhuǎn)化成了電信號 。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 20PF。引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。 （ 5） 時鐘周期是單片機的晶振周期，本設(shè)計接入的單片機是 12M 晶振，則時鐘周期就是 1/12M。 P1 口也可以作 第二功能 使用 ： MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） （ 3） P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。 3 硬件設(shè)計 系統(tǒng)的硬件電路由以下幾個部分組成： （ 1） AT89S52 對 DS18B20 進行控制，進行溫度檢測； （ 2） AT89S52 對光敏二極管采集到的數(shù)據(jù)經(jīng) AD623 放大信號后又經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果進行同步串行通信； （ 3） AT89S52 對 ISD1700 語音芯片進行控制； （ 4） AT89S52 對 LCD1602 進行控制； （ 5） 電源部分。 圖 系統(tǒng)框圖 方案總結(jié) 由對上面兩種方案的描述，經(jīng)過比較，確定采用方案二，原因如下： 光敏二極管將光強度轉(zhuǎn)化成電信號 儀用放大器將電信號放大 AD （模數(shù)轉(zhuǎn)換） 單片機 DS18B20 溫度計 語音芯片 按鍵 電源 LCD1602 液晶顯示 揚聲器（喇叭） 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 4 頁 共 38 頁 （ 1） 凌陽單片機雖然處理速度非常的快，而且有 很好的語音功能，但是考慮到個人條件的限制（ 本人 電腦上沒有并口）而不方便調(diào)試，而 AT89S52 和 ISD1700 不僅便宜，而且調(diào)試時相對方便。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。工作電壓范圍從 V到 V，因此也適用于電池場合，它支持獨立模式或 SPI模式。利用A/D 串行輸出設(shè)計不但提高了模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度，具有抗干擾性，而且還節(jié)省了大量元件和印刷電路板的空間。綜合以上的條件，光敏二極管可以符合光電檢測部分的要求。 凌陽單片機 雖然有很好的語音功能 ，但是它在市場上的價格比 51 系列單片機都要貴很多，并且使用凌陽還需要用到并口， 這對以后的調(diào)試會帶來一定的麻煩 。 1 系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計任務(wù)要求 （ 1） 監(jiān)測環(huán)境光線狀況，并根據(jù)光線強弱進行提示：如果光線太弱，系統(tǒng)播報： “光線太弱，請注意保護眼睛 ”，如果光線太強，系統(tǒng)播報 “光線太強，請注意保護眼睛 ”； （ 2） 通過功能鍵啟動測量，并播放當(dāng)前環(huán)境的溫度值和光線狀態(tài)； （ 3） 溫度測量的精度為 1℃ ； （ 4） 光線監(jiān)測分為三個等級：光線太強、光線太弱、光線柔和； （ 5） 帶數(shù)字或液晶顯示溫度值（選做）。第 4 章具體介紹 了系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 本 文 共分為七章，詳細介紹了 由單片機 AT89S52 和傳感器組成的環(huán)境測試儀的硬件組成和功能實現(xiàn)方法和軟件的設(shè)計，并對結(jié)果進行了分析。環(huán)境為我們生存和發(fā)展提供了必需的資源和條件。 Temperature measurement。 對此該測試儀可以運用于對環(huán)境監(jiān)測的領(lǐng)域。 該 環(huán)境測試儀可以完成以下幾個功能： ：若光線弱，則語音播報 “ 光線太弱，請注意保護眼睛 ” ；若光線強，則語音播報 “ 光線太強，請注意保護眼睛 ” 。因此，環(huán)境測試儀對我們?nèi)粘Ｉ钍欠浅Ｖ匾摹? 本設(shè)計的環(huán)境測試儀基本由以下幾個模塊組成：主機控制模塊、光電檢測和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、溫度檢測模塊、語音播報模塊、液晶顯示模塊。 ，并播報當(dāng)前溫度值 ——“ 溫度， XX 攝氏度 ” 。 關(guān)鍵詞： 環(huán)境； AT89S52；溫度測量；光線監(jiān)測；中斷控制；語音播報 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 II 頁 共 Ⅳ 頁 Abstract Nowadays, with the rapid economic development, our environment will mercilessly threaten the ecological balance of growth and human health, and restrict the sustainable economic and social development. Therefore, environmental tester is ve