【正文】 1第一章：緒論：課題背景測(cè)量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中獲取各種參數(shù)，運(yùn)用科學(xué)計(jì)算的方法，綜合各種先進(jìn)技術(shù)，使每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。所以，測(cè)量控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、電子、輕工和紡織等行業(yè)[1]。單片機(jī)已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。它具有和普通計(jì)算機(jī)類似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力[2]。隨著溫度檢測(cè)理論和技術(shù)的不斷更新, 溫度傳感器的種類也越來越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。：溫度檢測(cè)與及報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外狀況溫度是一個(gè)非常重要的物理量，因?yàn)樗苯佑绊懭紵⒒瘜W(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動(dòng)等物理和化學(xué)過程。因此對(duì)溫度的檢測(cè)的意義就越來越大。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進(jìn)行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。 溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這條道路就是芯片化道路。單片機(jī)誕生于二十世紀(jì)七十年代末，經(jīng)歷了 SCM、MCU 和 SOC 三大階段在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。采用 MCS51 單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。同時(shí)溫度也是生活中最常見的一個(gè)物理量，也是人們很關(guān)心的一個(gè)物理量，它與我們的生活息息相關(guān)，有著十分重要的意義，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度過高或過低會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對(duì)機(jī)械設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各種元器件造成一定的損壞，嚴(yán)重的會(huì)影響到生產(chǎn)安全。在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對(duì)溫度及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。在工業(yè)中，料桶里外上限溫度要求不一，以及熱處理中工件各個(gè)部位的溫度對(duì)工件形成后的性能至關(guān)重要等等。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制,不僅具有控制方便和組態(tài)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。此系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，效率高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和靈活性。通過本系統(tǒng)提高學(xué)生對(duì)于溫度控制的認(rèn)識(shí)。及采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，加以豐富的保安實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，向社會(huì)提供各種超值安全設(shè)備服務(wù)，給用戶帶來安全和放心。：溫度參數(shù)、溫度檢測(cè)和語音報(bào)警 溫度參數(shù)基本范圍50℃110℃℃LED 數(shù)碼直讀顯示可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能 溫度檢測(cè)通過 DS18B20 傳感器檢測(cè)測(cè)量溫度，通過 AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行控制，通過用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。我們說話平均語速4字/秒，所以20秒我們錄80字。我們錄音13段。錄音時(shí)按下鍵后開始錄音,錄完每段后放開按鍵,錄音停止。按語音提示鍵播報(bào)溫度,不按不播報(bào)。單片機(jī)按鍵輸入電路顯示電路溫度控制電路測(cè)溫電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路報(bào)警電路圖 總體設(shè)計(jì)方框圖單元模塊功能如下：檢測(cè)電路由溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？撮T狗電路完成對(duì)系統(tǒng)電源電壓的監(jiān)測(cè)工作。 系統(tǒng)的基本工作過程在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面虛擬儀器溫室大棚溫度測(cè)控系統(tǒng)是一種比較智能，經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，改系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進(jìn)行采集，然后再進(jìn)行比較，南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5通過比較對(duì)大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析，如果超過溫度限制，溫度報(bào)警系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制，大棚內(nèi)的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而有利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)功能，采用單片機(jī)控制顯示信號(hào)燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。它可以完成自動(dòng)加載復(fù)位，省去人工調(diào)整的麻煩，可以做到無人職守。 AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6圖 AT89S52 芯片此外，AT89S52 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2 個(gè)外部中斷源 看門狗（WDT）電路 4k 可反復(fù)擦寫(1000 次）ISP Flash ROM 時(shí)鐘頻率 033MHz 低功耗空閑和省電模式 軟件設(shè)置空閑和省電功能南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7VSS：電源地端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一個(gè) 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。EA/VPP：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0） ，會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8通常這支腳是接到EPROM的OE腳。PORT0（～）：端口0是一個(gè)8位寬的雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，示位1，依此類推。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器） ，P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7） 。PORT2（～）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。PORT1（～）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。PORT3（～）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。：TXD，串行通信輸出。：INT1，外部中斷1輸入。：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9: RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。 圖 單片機(jī)主板電路溫度的檢測(cè)主要依據(jù) DS18B20 來采集，DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號(hào)線，3 腳接電源。本設(shè)計(jì)采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管和 89S52 的 來完成對(duì)總線的上拉。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個(gè)步驟：?初始化；?ROM 操作指令；?存儲(chǔ)器操作指令南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們?cè)O(shè)置的上界溫度為 35℃，當(dāng)測(cè)量值在正常范圍內(nèi)時(shí)，程序控制 輸出低電平，音頻信號(hào)不發(fā)聲，當(dāng)達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開始工作， 同時(shí)為高電平，音頻發(fā)音告警，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音，就可知道被測(cè)量器件工作是否正常。對(duì)交通燈的控制主要用其中的計(jì)數(shù)器定時(shí)來完成。單片機(jī)復(fù)位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。單片機(jī)復(fù)位的條件是：使RST/VPD引腳 加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）單 片 機(jī)IS18B20VCCGND南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11的高電平。單片機(jī)常見的復(fù)位電。 單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 和 PSEN 信號(hào)，即 ALE=1，這表明單片機(jī)復(fù)位不會(huì)有任何取值操作。 語音電路本系統(tǒng)語音電路可錄制四段提示音，同時(shí)，在電話接通后，可以將語音分段播放。 ISD1420 芯片簡(jiǎn)述ISD1420 語音芯片是由美國(guó) ISD(Information Storage Device)公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路[8]。由 ISD1420 組成的最小應(yīng)用系統(tǒng)僅包含：一個(gè)麥克，喇叭，幾個(gè)阻容元件，兩個(gè)開關(guān)和電源。這種獨(dú)特的單片解決方案使用了 ISD 的專利模擬存儲(chǔ)技術(shù)。ISD 系列語音芯片特點(diǎn):南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12（a）所需外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，操作方便；（b）采用直接模擬量存貯技術(shù) DAST(Direct Analog Storage Technology)，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲；（c）零功率信息存貯，省掉備用電源；（d）信息可保存 10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá) 10 萬次之多；（e）易于使用，語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容；（f）較強(qiáng)的選址能力，可進(jìn)行分段管理和分段存儲(chǔ)多段信息；（g）具有自動(dòng)省電模式，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，此時(shí)僅需 的維持電流；（h）自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能；（i）可直接驅(qū)動(dòng) 816 喇叭工作，輸出不失真功率大于 50mW。 芯片引腳介紹A01A12A23A34A45A56NC7NC8A69A710NC11VSSD12VSSA13SP+14 SP 15VCCA 16MIC 17MIC REF 18AGC 19ANA IN 20ANA OUT 21NC 22PLAYL 23PLAYE 24RECLED 2526 2627 2728 28 ISD1420芯片引腳圖AOA7為地址或操作模式控制端；VSSD為數(shù)字地；VSSA為模擬地:SP＋、SP為音頻信號(hào)輸出端，可以驅(qū)動(dòng)816個(gè)揚(yáng)聲器；VCCA為模擬電源；VCCD為數(shù)字電源；MIC為話筒輸人端，可用駐極體話筒，通過電容耦合；南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13MICREF為話筒輸人參考端，若不用應(yīng)懸空；AGC為自動(dòng)增益控制端，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使錄入信號(hào)不失真；ANAIN,ANAOUT兩端間接電容，該端用于模擬信號(hào)的直接輸人、輸出；XCLK為外部時(shí)鐘或接地(一般用戶接地即可)；REC/為錄、放音控制，低電平為錄音(此時(shí)PLAYE/或PLAYL/=O)；PLAYL/為電平放音控制(低電平有效)，放音時(shí)應(yīng)該保持低電平(此時(shí)REC/=0)；PLAYE/為邊沿放音控制，下降沿開始放音(此時(shí)REC/=0)；RECLED/為錄音指示，接發(fā)光二極管，錄音時(shí)亮，放音結(jié)束閃爍一下，然后熄滅。如果 AA7 中間至少有一個(gè)低電平，則 A0～A7 輸入全解釋為地址