【正文】 顯示等部分組成。透過本系統(tǒng)的研究設計，我們可以自豪地說：“人類生活的新革命已經到來！”關鍵詞：單片機；溫度傳感器；語音播報ABSTRACTABSTRACTWith the development of electronic technology, particularly with the formation of largescale integrated circuits, to the people39。s life has brought a new revolution —— voice broadcast This design system from AT89S52 SCM, temperature sensors DS18B20, ISD1420 voice chip and LED digital display and other ponents. AT89S52 for the control of the microcontroller core, the temperature sensor DS18B20 to measure the temperature to provide information, the MCU dataprocessing, spread to the LED digital display, while the corresponding temperature information address voice input ISD1420 voice chip, drive Loudspeaker broadcast a voice, then broadcast to all the current temperature and, ultimately, the digital display and voice broadcast feature on the other hand, the measured temperature control SCM electromagic relays, to determine whether the electric drive for work, thereby Temperature control. Through this system of design, we can proudly say: Human life of the new revolution has arrived!KEYWORDS: Micyoco。 Voice broadcast州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 1 頁第 1章. 前言隨著電子技術的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產生，給人們的生活帶來了根本性的變化。本課題通過對具有語音播報功能的水溫控制系統(tǒng)設計，來深切體會現代微電子技術的發(fā)展對人們日常生活帶來的便利和深遠的影響。我們日常生活需要不同溫度的水，比如：我們洗澡時水溫是40℃到 50℃；我們礦泉水飲水機中熱水保溫范圍是 85℃到 96℃，冰水的溫度范圍是 5℃到 10℃；等等。具有語音播報的水溫控制系統(tǒng)能在控制水溫的同時能語音播報，這樣既能滿足不同使用者或不同使用場合對水溫的控制，還能方便使用者了解實時溫度，提醒使用者安全信息。通信設備電話機、智能儀器儀表、治安報警系統(tǒng)、語音報站/報數/報價器、語音講解系統(tǒng)、便攜式語音記錄裝置、語音復讀機、教學儀器、智能玩具和高檔電子禮品等語音產品飛進了我們的生活里。但是隨著ISD語音芯片的不斷發(fā)展，個人調節(jié)語音變得越來越容易實現。采用單片機來對水溫進行控制，具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點。州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 3 頁第 2章. 系統(tǒng)總體設計圖 21 系統(tǒng)結構圖本次設計選擇 ATMEL 公司 AT89 系列的 AT89S52 單片機為 MCU，主要是因為其造價低廉，且擁有 256 字節(jié)的片內 RAM 內存，其 8K 大的 ROM 采用 Flash 型，可以在調試程序的時候重復擦寫程序，一方面可以直接用硬件進行調試，節(jié)省調試時間，增加系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，另一方面也節(jié)省了因修改程序而換芯片的成本。DS18B20MCUAT89S52LED 數碼管電磁繼電器按鍵ISD2590喇叭電熱器州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 4 頁MCUAT89S52溫度采集TH、TL 值設置DS18B20數字顯示功能LED 數碼管語音播報功能ISD2590 和喇叭溫度控制功能繼電器和電熱器圖 22 系統(tǒng)總體功能框圖本設計系統(tǒng)總功能框圖如圖 22 所示，本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為控制核心，溫度傳感器 DS18B20 提供溫度信息，經過數據處理，傳至 LED 數碼管顯示，同時將溫度信息對應的語音地址輸入 ISD2590 語音芯片中，驅動喇叭播放出語音，進而完全播報出當前的溫度值，并最終實現數字顯示功能和語音播報功能。主要包括：溫度采集、TH（報警高值） 、TL（報警低值）值設置數字顯示功能語音播放功能溫度控制功能這四個大的系統(tǒng)功能。又在10℃~+85℃測量范圍內，DS18b20 的精度是177。首先單片機向 DS18B20 發(fā)出復位信號和其他的控制信號，繼而 DS18B20 做出相應的響應，如：溫度轉換、用暫存器存儲單片機設置的 TH、TL 值、將暫存器的值拷貝到內部 EEPROM 進行固化、將內部 EEPROM 值拷貝到暫存器中、將暫存器中的當前溫度值和 TH、TL 值傳給單片機等。如圖 24 ：州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 6 頁AT89S52 LED 數碼管圖 24 數字顯示框圖在本系統(tǒng)中，數碼管將顯示數字字符 0~9 和小數點以及字母字符“L” “H”“—”“F”。在系統(tǒng)上電后，單片機將檢測是否有 DS18B20，如沒有檢測到，數碼管將顯示字符“F” ，在我們看來，五個數碼管都將顯示為“F” 。在 TH、TL 值設置時，第一位數碼管顯示當前設置溫度是 TH 值“H”,還是 TL 值“L”,最后一、二或者三位是設置溫度值，其余位顯示字符“—” 。語音播放時，單片機將語音地址數據傳給 ISD2590，同時也傳送了控制播放信號，而喇叭就播放出語音芯片中的語音。. 溫度控制系統(tǒng)系統(tǒng)通過電磁繼電器控制電熱器加熱與否，進而實現溫度的自動控制，如圖 26 ：AT89S52繼電器電熱器圖 26 溫度控制框圖單片機通過控制 這位的高低電平，控制繼電器的工作，進而控制電熱器，最終實現水溫的自動控制。直流電流通過 C0 組成的濾波電路，電壓將趨于穩(wěn)定電壓 12V，這部分是用直流電源實現。發(fā)光二極管 DS1 在系統(tǒng)上電（S0 閉合）時發(fā)光，表示電路已接通。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。P1 口：P1 口是一個具有內部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。對P2 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。對P3 端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。4） 引腳連接 VCC 表明使用內部 8K 的 FALSH 作為程序存儲器。數碼管顯示利用 P0、P2 口： 1）P0 口為數碼管顯示提供段選信號；2）P2 中的 至 為數碼管顯示提供位選信號。. 數字化溫度傳感器 DS18B20功能簡介(1)Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。本設計采用 DS18B20 作為可編程的溫度傳感器。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（4）測溫范圍：55 125 ℃。（5）通過編程可實現 912 位的數字讀數方式。（7）支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫。GND 為接地線,DQ 為數據輸入輸出接口,通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。本系統(tǒng)使用外部電源供電。(2) 不需要外部組件,能測量 55～ + 125 ℃范圍內的溫度。 ℃。(5) 獨特的單總線接口方式,與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現與微處理器雙向通訊。ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的,他可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼,每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。圖 34 DS18B20 內部功能模塊. 內存結構如圖 35,DS18B20 溫度傳感器的內部高速緩存存儲器，包含了 9 個連續(xù)字節(jié),前兩個字節(jié)是測得的溫度信息,第 1 個字節(jié)的內容是溫度的低 8 位,第 2 個字節(jié)是溫度的高 8 位。接著就是配置寄存器。其余字節(jié)為保留字節(jié)。R1R0 =“01”, 10 位精度, 最大轉換時間為 ms 。R1R0 =“11”,12 位精度,最大轉換時間為 750 ms 。 (2) 非易市失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限。后者用于存儲 TH，TL 值。而配置寄存器為高速暫存器中的第 5 個字節(jié)，他的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率，DS18B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數值。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動，R1 和 R0 決定溫度轉換的精度位數，即是來設置分辨率，如表 1 所示（DS18B20 出廠時被設置為 12 位）。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。其中溫度信息（第 1，2 字節(jié)）、TH 和 TL 值第 3，4 字節(jié)、第 6～8 字節(jié)未用，表現為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。轉換完成后的溫度值就以16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1，2 字節(jié)。溫度值格式如下： 州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 15 頁對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 TH，TL 作比較，若 TTH 或 T?。肌L,則將該器件內的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。 (4) CRC 的產生在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。 圖 35 DS18B20 內部存儲器結構圖 36 配置寄存器各位示意圖州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 16 頁. 操作流程由于 DS18B20 采用 1Wire 總線協(xié)議方式,即在一根數據線實現數據的雙向傳輸,因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議保證各位數據傳輸的正確性和完整性。所有時序都是將主機作為主設備,單總線器件作為從設備。主機操作單線器件 DS18B20 必須遵循下面的順序。 主機釋放總路線時，會產生一個上升沿。主機接收到從機的應答脈沖，就證明有單線器件在線。ROM 操作命令有：①Read Rom(讀 ROM)，用于總線上只有單個 DS18B20 器件的情況；②Match Rom(匹配 ROM)，尋址多掛接總線上的對應 DS18B20；③Skip Rom(跳過 ROM)，用于單掛總線系統(tǒng)時，無須提供 64 位 ROM 對其匹配；④Search Rom(搜索 ROM)，用命令通過一個排除法可以識別出總線上所有器件的 ROM 序列號；⑤Alarm Search(告警搜索)。（3） 內存操作命令在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后,才可以使用內存操作命令。圖 38 ROM操作命令流程圖（4） 數據處理DS18B20 的數據讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認信息交換。有兩種寫時間隙：寫 1 時間隙和寫 0 時間隙。I/O 線電平變低后，DS1820 在一個 15μs 到 60μs 的窗口內對 I/O 線采樣。讀時間隙，當從 DS1820 讀取數據時，主機生成讀時間隙。數據線必須保持至少 1μs；從 DS1820 輸出的數據在讀時間隙的下降沿出現后 15μs 內有效。在讀時間隙的結尾，I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。. 測溫功能當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后,開始啟動轉換。單片機可通過單線接口讀到該數據,讀取時低位在前,高位在后,數據格式以 ℃/ LSB 形式表示。當 S=1 時,先將補碼變換為原碼,再計算十進制值。圖 39 DS18B20 溫度格式 DS18B20 硬件電路州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 19 頁圖 310 DS18B20 硬件電路如圖 31