【正文】 ........................................ 23 報警子程序 .................................................................................................... 25 實現時鐘功能的程序設計 ............................................................................ 25 語音播放子程序 ............................................................................................. 27 5 仿真結果數據分析 ............................................................................................................ 28 功能仿真和結果 ...................................................................................................... 28 結 論 ........................................................................................................................................ 30 致 謝 ........................................................................................................................................ 31 參考文獻 .................................................................................................................................. 32 附錄 A 英文原文 ................................................................................................................... 33 附錄 B 漢語翻譯 ................................................................................................................... 41 附錄 C 源程序 ....................................................................................................................... 46 附錄 D 原理圖 ....................................................................................................................... 64 學士學位論文 1 1 引 言 電子計算機的發(fā)展和變化是極為驚人的，自從 1946 年世界上第一胎電子計算機問世到現在為止不過幾十幾年的時間，電子計算機的發(fā)展已經經歷了四個時代：第一代為電子管數字計算機時代，發(fā)展年代為 1946 年到 1958 年。其用途是用來進行科學計算。邏輯元件由原來的電子 管變?yōu)榱司w管。 1971 年之后就出現了集成在一塊大規(guī)模集成電路上的處理器 微型電子計算機的核心。 微處理器的由抵擋向高檔發(fā)展的同時，單片微型計算機也在不斷的發(fā)展中： 1975 年美國德州儀器（ TI ）公司推出 TMS1000, 英代爾公司推出 4004 4 位單片機。1982 年 16 位單片機問世后。 而今 32 位單片機又以其強大的功能提供給應用者。單片機的另一個功能就是其特有的功能。 隨著集成技術的發(fā)展和應用廣泛的迫切需要，單片機的發(fā)展十分迅速，其發(fā)展趨勢具有以下特點：高度可靠性，高速度性，低功率，技術高新化，寬電壓，品種多樣化。采用單片機 控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或 數字電路 更加強大。 學士學位論文 2 21 世紀是人類全面進入信息電子化的時代，現代信息技術的三大基礎是信息采集(即傳感器技術 )、信息傳輸 (通信技術 )和信息處理 (計算機技術 )。 傳感器技術是人類得到自然界信息的觸覺，它為人們認識和控制相應的對象提供更方便的條件和更可靠的依據。 它屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器被廣泛應用于工農業(yè)生產、科學研究和生 活等領域，應用數量居各種傳感器之首。 目前，國際上新型溫度傳感器正從由模擬式向數字式、從集成化向智能化、網絡化的方向發(fā)展。 學士學位論文 3 2 方案論證 分析本題，根據設計要求先確定了本系統(tǒng)的整體設計原理框圖如圖所示 圖 原理框圖 電源模塊 方案一：采用四只干電池作為電源。 方案二：采用獨立的穩(wěn)壓電源。但是產生了很多贅余的線路。 溫度傳感器模塊 方案一： AD590 是單片集成的敏感電流源，激勵電壓在 +4V— +30V 間選擇，其測量范圍為 55 攝氏度 150 攝氏度，所輸 出的電流數值（微安數）等于絕對溫度 K的數值。 AD590 不需要低電平測量設備和電橋，可以使用長導線，而不會因為電壓的降低和感應的噪聲電壓而產生 溫度采集 鍵盤控制 微控制 器模塊 顯示模塊 報警模塊 語音錄放 電源模塊 學士學位論文 4 誤差；它又是一個高阻抗的電流源；對激勵的電壓變化不夠敏感。 方案二： DS18B20 是美國達拉斯半導體公司推出的第一片支持“一 線總線”接口的溫度傳感器。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強的新型數字溫度傳感器是解決這些問題的有效方案，新型數字溫度傳感器DS18B20 具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網優(yōu)點，在實際測溫的過程中取得了良好的測量效果。 通過比較，根據本設計電路簡單和設計的要求考慮，溫度傳感器 DS18B20 具有更高的 性價比， DS18B20 能夠構建經濟的測溫網絡。 顯示模塊 方案一：采用八位數碼管，將單片機的數據通過數碼管顯示出來。 方案二：采用 LCD 顯示屏進行顯示。雖然 LCD 顯示器的價格比傳統(tǒng)的 LED 數碼管要貴些，但它的顯示效果更好，是當今顯示器的主流應用的產品，所以采用 LCD 作為顯示器。 綜上分析， LCD 顯示屏具有方便顯示和畫面顯示清晰等特點 所以采用第二種方案。此方案對于本系統(tǒng)來說無非是浪費 I/O 占用 MCU的資源，不利于系統(tǒng)的擴展和開發(fā)，會使系統(tǒng)的實用性降低，況且本系統(tǒng)根本不需要 16 個按鍵。對于獨立式按鍵來說，如果設置過多按鍵，雖然會占用較多I/O 口，給布線帶來不便，此方案適用于按鍵較少的情況。所以此時，采用方案二。首先將聲音信號放大，通過 AD轉換器采樣將語音模擬信號轉換成數字信號，并由單片機和處理存放到存儲器中，實現錄音操作。此方案安裝調試復雜，集成度低，成本也不低。 ISD1420 是采用模擬存取技術集成的可反復錄放的 20 秒語音芯片，掉電語音不丟失，最大可分 160 段，最小每段語音長度為 125ms，每段語音都可由地址線控制輸出，每 125ms 為一個地址，由 A0A7 八根地址線控制。此外， ISD1420還省去了 A/D 和 D/A 轉換器，方便擴展更多的功能。 學士學位論文 6 3 設計原理 本系統(tǒng)選用的模塊包括：單片機系統(tǒng)，電源模塊， LCD 顯示模塊，語音播報模塊，溫度傳感器模塊，鍵盤控制模塊。 單片機介紹 單片機 是一種集成 電路 芯 片 ，是采用 超大規(guī)模集成電路 技術把具有數據處理能力的中央處理器 CPU隨機存儲器 RAM、 只讀 存儲器 ROM、多種 I/O 口和 中斷系統(tǒng) 、定時器/計時器 等功能（可能還包括顯示驅動電路、 脈寬調制 電路、模擬多路 轉換器 、 A/D 轉換器 等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的 微型計算機系統(tǒng) ，在工業(yè)控制領域的廣泛應用。單片機的命名比較雜亂，在計算機技術中，但基本的意思就是單片微型計算機（ SingleChip Microputer）的簡稱。 1946 年，世界上第一胎電子數字計算機 ENIAC 在美國賓西法尼亞大學研制成功。 在計算機技術中，單片微型計算機，也就是單片機，也是異軍突起，發(fā)展十分迅速，已成為電子工程師必備的技術。這些部件使單片機具有了和計算機同等強大的功能 [2]。 b. 控制器電路 控制器電路包括程序計數器 PC、 PC 加 1 寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、數據指針 DPTR、堆棧指針 SP、緩沖器以及定時與控制電路等。 c. 定時器 /計數器 定時 /計數器就相當于一個方便的鬧鐘，主要用于單片機硬件的定時或者計數。通過定時器 /計數器可以為串口通信組件提供波特率的計量，也可以產生相應的中斷控制程序的轉向。 e. 并行 I/O 口 MCS－ 52 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P2 和 P3），每一條 I/O 線都能獨立地用作輸入或輸出。 f. 串行 I/O 口 MCS－ 521 單片機具有一個采用通用異步工作方式的全雙工串行通信接口，可以同時發(fā)送和接收數據。典型的 8051 單片機提供了兩個 外部中斷、兩個定時 /計數器中斷和一個串行中斷。 h. 時鐘振蕩電路 時鐘振蕩電路為單片機指令的執(zhí)行提供了一個統(tǒng)一的步調。時鐘振蕩電路產生的時鐘，是供整個單片機運行的脈沖時序。 學士學位論文 8 以上所有部分都是通過總線連接起來，從而構成一個完整的單片機。 選用單片機的結構： 1 一個 8 位算術邏輯單元 2 32 個 I/O 口 4 組 8 位端口可單獨尋址 3 兩個 16 位定時計數器 4 全雙工串行通信 5 6 個中斷源兩個中斷優(yōu)先級 6 128 字節(jié)內置 RAM 7 獨立的 64K 字節(jié)可尋址數據和代碼區(qū) 每個 8051 處理周期包括 12 個振蕩周期，每 12 個振蕩周期用來完成一項操作。因此如果你的系統(tǒng)時 鐘是 ， 除以 12 后就得到了每秒執(zhí)行的指令個數為921583 條，指令取倒數將得到每條指令所須的時間 。AT89C51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷，看門狗（ WDT）電路， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩器?？臻e模式下， CPU暫停 工作，而 RAM 定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 中的數據，停止芯片其它功能直到外中斷激活或硬件復位。微型處理器的基 學士學位論文 9 本功能都綜合在了 AT89C51 中。并且發(fā)送控制信號控制各個模塊。單片機 AT89C51 的 I/O 端口具體分配與下表 : 表 AT89C51 的 I/O 端口 具體 分配 AT89C51的 IO端口 外接點 語音芯片播音地址端口 LCD 地址顯示端 DS18b20 通道 連接鍵盤控制端口 DS1302 開始播音口 LCD 讀 /寫選擇端 LCD 數據 /命令端 LCD 使能端 AT89C51 復位電路 任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的 第一步都是系統(tǒng)復位，其作用是使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下即：單片機的片內電路初始化過程。 AT89C51 的復位過程是通過外部的復位電路實現的。 手動復位：人為的在復位輸入端加上高電平讓使系統(tǒng)復位得方法即為手動復位。 上電復位：上電復位電路屬于簡單的復位電路，需要在 RST 復位引腳接一個電容到 VCC 上，接一個電阻到地就可以了。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復位， RST 引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。 圖 復位電路 AT89C51 時鐘電路 時鐘的作用相當于單片機的心臟，單片機各功能部件的運行工作狀況都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的按照給定的時鐘頻