【正文】 境下進行現(xiàn)場溫度測量，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控溫系統(tǒng)、溫度計、消費產(chǎn)品以及其它溫度測控系統(tǒng)。 1 ℃ . Because of the temperature sensor DS18B20 as the measuring element, pared with the traditional thermometer, digital thermometer is designed in this paper to reduce the external hardware circuit, the reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement precision, the digital display, applicable scope wide and so on characteristics. The system has simple structure, strong antiinterference ability, suitable for all kinds of environment onsite temperature measurement, can be widely used in industrial control system, thermometer, consumer products and other temperature measurement and control system. 關(guān)鍵詞 ：單片機 STC89C52； NV035A 語音芯片；溫度傳感器 DS18B20； LED 顯示屏等。 其中語音數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活等提供更好更方便快捷的設(shè)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。 目前，該產(chǎn)品已在溫控系統(tǒng)中得到了廣泛使用。 研究現(xiàn)狀 溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀：溫度傳感器使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首，其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下 3個階段： 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件） —— 熱電偶傳感器 ,主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。 智能溫度傳感器。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、 A/D 傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。 ℃ .整個設(shè)計系統(tǒng)主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)軟件 的設(shè)計。主控制器采用單片機 STC89C52，溫度傳感器采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20 來實現(xiàn)環(huán)境溫度的采集和 A/D 轉(zhuǎn)換，同時因其輸出為數(shù)字形式，且為串行輸出，這就方便了單片機進行數(shù)據(jù)處理，但同時也對編程提出了更高的要求。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，寫入溫度子程序，語音播報系統(tǒng)等 。單片機用 STC89C5 NV035A 語音芯片、溫度傳感器用 DS18B20，采用 12MHZ 晶振，電源采用 5V。 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計 DS18B20 和微控制器 STC89C52 構(gòu)成的溫度測量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號 ,可直接與計算機連接。采用 52單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。 3 硬件設(shè)計 單片機的選擇 STC89C52 作為溫度測試系統(tǒng)設(shè)計的核心器件。單片機小系統(tǒng)的電路圖如圖 311所示。 引腳功能及管腳電壓 STC89C52 為 8位 通用微處理器 ，采用工業(yè)標準的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 89S52 相同。 圖 STC89C52 引腳圖 （ 1） P0 口 P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即 地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 （ 2） P1 口 P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。在訪問 8 位 地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時，P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 （ 4） P3 口 P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。對 P3口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 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 。 （ 5） RST 復(fù)位輸入。 （ 6） ALE/PROG 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE 脈沖。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置 位，可禁止 ALE操作。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地） 。 如 EA 端為高電平（接 VCC端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 （ 9） XTAL1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 NV035A 語音芯片 電壓： 靜態(tài)電流： 2uA 聲音驅(qū)動方式： PWM 直接驅(qū)動 8 歐 喇叭（所有的都可以，只是聲音大 小差別） 語音內(nèi)容： 使用說明：語音芯片可以通過單片機等其他控制設(shè)備，任意組合上面的數(shù)字，從而到達語音播報時間、星期、年、月、日、溫度、濕度等。 語音芯片是特定的固定標準模塊，可以通過單片機最少一個 IO 口控制多達 32 段聲音任意調(diào)用和組合的語音標準芯片。如需要播放第幾個地址的內(nèi)容就發(fā)送幾個脈沖，可以快速的控制多達 32 段地址的任意組合。如需要播放第幾個地址的內(nèi)容就發(fā)送幾個脈沖（大于 即可，建議采用 1ms 左右，下同）的原理，可以快速的控制多達 32 段地址的任意組合。收到幾個脈沖，就播放第幾個地址的內(nèi)容； RST：任何時候，收到高電平，都可以使芯片的播放指針歸零（就是是 DATA的腳位恢復(fù)到初始狀態(tài) ），同時即刻使芯片停止，進入待機狀態(tài)； 工作示例： 例如現(xiàn)在需要播放第十段聲音。芯片即刻工作，播放第十段的聲音；如果需要播放第五段的聲音，則是：先發(fā)送一個復(fù)位脈沖到 RST 腳，接著發(fā)送 5 個脈沖到 DATA腳。芯片即刻工作，播放第十段的聲音，同時單片機判斷語音芯片的 BUSY是否是高電平，如果不 是則一直等待，如果是高電平，則發(fā)送一個復(fù)位脈沖到 RST 腳，接著發(fā)送 5 個脈沖到 DATA 腳。 簡單測試：很多使用者初次使用時候，沒有完全了解工作原理或者連接不當，導(dǎo)致在系統(tǒng)上面調(diào)試很長時間，以至于懷疑芯片的穩(wěn)定性，現(xiàn)在提供最簡單的測試方式，以便了解其工作原理。 溫度傳感器的選擇 DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS公司 推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比 ， 它能直接讀出被測溫度，并且 具有耐磨耐碰，體 積小，使用方便，封裝形式多樣 等特點 ，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域 ?！?； （ 6） 可編程的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ； （ 7） 在 9位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 ； （ 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ； （ 9） 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒 毀，但不能正常工作。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。當單總線上所掛 DS18B20 超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時 要加以注意。試驗中，當采用普通信號 電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 （ 4） 在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820 的返回信號，一旦 某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20 時，將 沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。 DS18B20 的電源供電方式有 2種：外部供電方式和寄生電源方式。但寄生電源方式需要強上拉電路，軟件控制變得復(fù)雜 (特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到 E2PROM 時 )，同時芯片的性能也有所降低。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電。 外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度 監(jiān)控系統(tǒng)。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時，依然能夠保證溫度量精度。經(jīng)過單線接口訪問 DS18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM 操作命令、存儲器操作命令和控制操作。 復(fù)位電路 如圖 所示。 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都