【正文】 然能夠正常工作 ，但是該狀態(tài)下， GND 引腳絕對(duì)不能懸空，否則程序會(huì)進(jìn)入死循環(huán)，讀取的溫度值始終是 85攝氏度 。 VDD 可選電源端 。在本設(shè)計(jì)中，采 用不銹鋼封裝式的 DS18B20， 為保證測溫精度 ,需要用傳感器對(duì)被測試對(duì)象 (1L水 )進(jìn)行直接接觸式測溫 ,不銹鋼形式的封裝可以保護(hù)傳感器不受腐蝕。 內(nèi)部只讀存儲(chǔ)器 (ROM)含有 64 位產(chǎn)品序列號(hào) C 適用 溫度范圍 較寬 ,下限 為 – 55176。 在最大分辨率下 ,工作周期為 750毫秒 一根數(shù)據(jù)總線完成輸入輸出 通信 DS18B20 主要特性 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。 從硬件電路來看，正常第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 13 情況下， 直流 電源、電阻、單片機(jī)構(gòu)成通路，單片機(jī)與按鍵單元連接的引腳始終處于低 電平狀態(tài)， 只有當(dāng)某個(gè) 按鍵按下的時(shí)候 ， 才會(huì)有 高 電平信號(hào)輸入對(duì)應(yīng)引腳 。 表 32 按鍵 控制描述 按鍵 名稱 功能 描述 K2 加 一 鍵 每按一次鍵，數(shù)字加 1 K3 減 一 鍵 每按一次鍵，數(shù)字減 1 K4 功能鍵 按鍵按下 ,系統(tǒng) 處于設(shè)定狀態(tài) ,再次按下 ,系統(tǒng) 設(shè)定完成 。 按鍵 模塊 按鍵的功能是完成對(duì) 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。 EA/VPP:EA 保持低電平時(shí)， 單片機(jī)的 CPU 只能 訪問 外部 程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA保持高電平時(shí)，需要接 VCC 端， CPU就只能訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 XTAL1: 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端。 ALE/PROG： ALE（地址所存允許） 引腳有兩個(gè)作用， 當(dāng) CPU 訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，輸出脈沖 信號(hào)，用于 低 8位字節(jié)地址的 鎖 存 ；當(dāng) CPU 對(duì)flash 存 儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，該引腳可以完成 編程脈沖（ ^PROG） 信號(hào)的 輸入 。 第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù) 11 P2 口： P2 口的性質(zhì)功能與 P1 口基本相同，不同之處在于在進(jìn)行 Flash 編程和程序校檢時(shí)， P2口可以獲取 16位地址的外部數(shù)據(jù)，但是 P1口只能獲取低8位地址 P3 口： P3 口是 的性質(zhì)功能與 P P2口重疊，但是 P3口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示 : 表 31 P3口的第二功能 除此之外， P3 口還 可以 接收 控制信號(hào)，這些控制信號(hào)一般 用于 f閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)。 引腳功能說明 : 圖 31 AT89C51引腳排列（ PDIP） P0 口： P0 口是 雙向 I/O 口 ，具有八個(gè)引腳， 各 引腳為 漏極開路型 ，是 地址或者 數(shù)據(jù)總線復(fù)位口 ，低八位地址線和數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用 。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。 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 : AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 內(nèi)含 兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu) ,其 向量 數(shù)為 5， 通信口 為串行全雙工通信，帶有內(nèi)部 時(shí)鐘電路 ，但是精度較低 。 中斷源 6個(gè) 四組 8 引腳 可編程 的 I/O 口 程序 存儲(chǔ)器 可進(jìn)行三級(jí)加密 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擦鞋周期長 ,最高 可達(dá) 1000 次 具有良好的兼容性， MCS51系列 產(chǎn)品 的 指令系統(tǒng) 完全可應(yīng)用于 AT89C51 AT89C51 單片機(jī)因其高性價(jià)比適用廣泛，為 各種控制領(lǐng)域 所青睞 。 方案 2的 SSR繼電器具有過零控制功能，可以實(shí)現(xiàn)。 圖 24 固態(tài)繼電器 方案比較：方案設(shè)計(jì)要求中并沒有對(duì)加熱裝置的使用做出明確要求，但是控制對(duì)象明確為 1L 水，加熱非常簡單，普通的 1Kw 電爐就可以勝任。 圖 23 傳統(tǒng)繼電器 第二章 系統(tǒng)總體框圖和方案對(duì)比論證 7 方案 2：使用較為新型的固態(tài)繼電器，完成強(qiáng)弱電信號(hào)銜接。 結(jié)論：基于以上比較，語音播放模塊選擇方案 2。 方案比較： 兩個(gè)方案從功能上來說都能順利完成任務(wù)，但是方案 1中 SK040G是可編程語音芯片，要完成語音播放任務(wù)需要預(yù)先的編程，增加了工作量；另外，雖然該芯片的價(jià)格只有 幾 元 錢 ，但是其是一次性可編程的，完成一次變成后期編程功能即喪失， 經(jīng)濟(jì)性好，但性價(jià)比低。該語音芯片內(nèi)部自帶濾波功率放大器，直接連接擴(kuò)音器也不會(huì)影響音質(zhì)。可行的方案有以下兩個(gè)： 方案 1： 以 SK040G 語音芯片直接驅(qū)動(dòng)的 的擴(kuò)音器。 結(jié)論：基于以上 對(duì)比，數(shù)據(jù)采集模塊選用方案 2。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(duì)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 2：采用集成式的設(shè)計(jì) ,由 DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器 獨(dú)立 完成數(shù)據(jù)采集工作 。 鉑電阻傳感器將測得的溫度線號(hào)傳到信號(hào)放大器，進(jìn)行電壓信號(hào)放大，之后由單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并做出反應(yīng)。 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 。 數(shù) 采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊是顯示模塊的前提，同時(shí)也是控制電路執(zhí)行模塊反饋形成的必要條件。 系統(tǒng)框圖 如 圖 所示。 結(jié)論：基于以上對(duì)比，本設(shè)計(jì)采用方案 2。二者各有千秋，但是 SPCE061A 單片機(jī)與我們?nèi)粘＝佑|的 51系列在指令系統(tǒng)上面差別很大，同時(shí)單片機(jī)使用的是 PID算法，在目前的知識(shí)儲(chǔ)備中未曾接觸過這種算法，在軟件編程上存在困難。 方案 對(duì)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(duì)于 在線調(diào)試 較為有用 。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有以下方案可供選擇： 方案 1：以十六位單片機(jī) SPCE061A 為核心 ， 采用常見的分立式設(shè)計(jì)完成外圍電路功能 。電路可以采用集成電路也可以采用分立式電路。要求 控制對(duì)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。 （ 2）達(dá)到設(shè)定的水溫時(shí)，進(jìn)行語音播報(bào)。實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 基本要求 控制對(duì)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。預(yù)先溫度設(shè)定，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定的溫度進(jìn)行控制 該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能： 語音播報(bào)部分采用集成芯片，進(jìn)行語音對(duì)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。本文將從溫度控制中應(yīng)用最為廣泛的水溫控制系統(tǒng)為例，將較為先進(jìn)集成芯片用到系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)多種功能。 溫度控制系統(tǒng)經(jīng)歷了較長的發(fā)展歷程，技術(shù)越來越成熟，其理論框架基本不會(huì)再有較大的改動(dòng)，而電子科技的發(fā)展為其性能的提升創(chuàng)造了空間。 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。之后在隨著技術(shù)的革新進(jìn)步，生產(chǎn)活動(dòng)的擴(kuò)大，越來越多的行業(yè)開始應(yīng)用溫度控制， 而溫度控制也不再限于單一介質(zhì)，空氣、水、化工染料都會(huì)成為被控制對(duì)象。依靠以上設(shè)計(jì)，系統(tǒng)將高效、穩(wěn)定 地 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、輸出，實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)、溫度控制與恒定。數(shù)據(jù)采集模塊 將使用 DS18B20 數(shù)字化溫度傳感器 ， DS18B20 突出的特點(diǎn)是 無需數(shù)模裝換，可以直接接入單片機(jī)，減少信號(hào)失真。 文中確定了已 AT89C51 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，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)行處理之后將要顯示的部分傳送至 LED 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。 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(duì)比中確定優(yōu)先項(xiàng)。 之后將根據(jù)設(shè)計(jì)要就進(jìn)行軟件程序的設(shè)計(jì)。語音播報(bào)部分采用集成芯片，進(jìn)行語音對(duì)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，不但簡化了流程，而且最大限度的減少失真 ，輸出效果較好 ?？刂茖?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(duì)大電流控制。 關(guān)鍵字 ： 語音播報(bào) ， 水溫控制 ， 單片機(jī) ， 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 unit circuit choose different devices. So, this paper will first from the whole framework of the choice of hardware to set the overall circuit, then will describe each unit circuit feasible ponents, in contrast to determine a priority. According to the design to after software program design. Are determined already AT89C51 singlechip microputer as the core of the system design, the strong function of AT89C51 will plete the signals received keyboard, accept data collection of chip to collect data in real time, to deal with that is to be revea LED after the part is sent to a display screen, , and based on the need to control speech output, according to the predetermined mand control realization circuit temperature adjustment. Speech broadcast of the integrated chip, for voice foreign transmission, choose ISD4004 largely optimizes the system,