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1、温度采集和语音报温系统设计摘 要温度是一种最基本的环境参数，日常生活和工农业生产中经常要检测温度。随着半导体技术的飞速发展，各种数字化、智能化温度测量技术的应用范围越来越广。传统的温度采集方式是采用热电偶或热电阻，由于其输出为模拟信号，必须经过A/D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器连接，使得硬件电路结构比较复杂，制作成本较高。近年来，以美国DALLAS公司生产的DS18B20为代表的新型单总线数字式温度传感器得到广泛的应用。本文设计了一个以DS18B20传感器为核心，通过单片机来控制的温度采集，语音播报系统。该系统将温度直接转变成数字信号送入单片机中进行实时采集，通过LCD1602
2、液晶显示模块将结果显示出来，增加了摄氏温度与华氏温度转换对比显示功能，设定了整点语音自动播报时间温度，手动实时播报时间温度功能。关键字：AT89S52；LCD1602；数字温度传感器；ISD1420The system designing of temperature collection and voice reported that temperatureAbstract: Temperature is one of the m94ost basic environmental parameters, and it usually must be measured in daily lif
3、e and industrial&agricultural production. Withthe rapid development of semiconductor technology,moreand more,digital&intelligenttemperature measuring technology is widely applied.So it is particularly important tomaster the technology of designing a temperature measurement&control system inhardware
4、and software.The traditional mode of Temperature measurement adopted thermocouple orthermistor whose output is analog signals and must be converted to digital signals,thentransmitted into SCM(Simple Chip Machine).So it is rather complex with little higher cost.In recent years,DS18B20(DALLAS USA),as
5、a representative of the new digitaltemperature sensor with single bus,is widely used.In this project,a temperature measuring&transmition system controlled by SCM and PC is designed.At front end,the real-timetemperature data acquired and converted to digital type through DS18B20 sensor are sentinto S
6、CM,and it is displayed on LCD1602 module. Increased Celsius temperature conversion contrast with Fahrenheit and sets up a display function beep voice automatically broadcast time temperature, manual real-time broadcast time temperature function.Key words：AT89S52；LCD1602；Digital Temperature Sensor；IS
7、D1420目录第一章前言11.1 概述11.2 温度采集器件的发展11.3 存在的问题分析21.4 研究思路2第二章系统总体结构设计32.1 系统的结构框图32.2 主要电路功能介绍3第三章系统的硬件设计63.1 控制电路63.1.1 单片机简介63.1.2单片机外围电路设计83.1.3 AT89S52复位电路93.1.4 AT89S52时钟电路103.2简述DS18B20传感器的工作特性113.2.1 DS18B20功能简介113.2.2 DS18B20结构引脚图123.2.3 DS18B20内部结构123.2.4 DS18B20控制模式143.3 LCD显示电路193.4 报警电路203.
8、5 语音播报电路203.5.1 ISD1420语音芯片录放音电路设计213.5.2 ISD1420与AT89S52接口电路设计24第四章系统的软件设计254.1 开发工具介绍254.2 系统程序设计254.2.1 主程序设计254.2.2测温子程序设计26第五章仿真数据结果分析28结论29致谢30参考文献3154本科毕业设计（论文）第一章前言1.1 概述随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属
9、于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。1.2 温度采集器件的发展测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：1传统的分立式温度传感器2模拟集成温度传感器3智能集成温度传感器目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(M
10、CU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S52单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。本次设计使用AT89S52单片机，测
11、温传感器使用DS18B20，用LCD液晶来实现温度显示。1.3存在的问题分析DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。要想使DS18B20进行精确的温度转换，I/O线必须保证在温度转换期间提供足够的能量，由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大。1.4研究思路本文主要对DS18B20数字温度传感器的研究，设计了一个简易的温度采
12、集系统。由于该温度传感器的精度有限，所以显示的温度只能精确到0.1摄氏度。通过DS18B20将采集到的温度信息以数字信号的形式传给单片机，经过处理后一端传给LCD显示，另一端传给ISD1420语音芯片经处理后实现报温，从而实现既能显示温度信息，又能播报温度信息的功能。由于成本较低，容易被多数家庭所采纳，可用于工业的大批量生产。第二章系统总体结构设计2.1 系统的结构框图系统以AT89S52单片机作为核心控制器件，外围主要有实时语音芯片ISD1420、温度传感器DS18B20等，均为串行通信器件，使得系统线路简单可靠性高。系统结构框图如图2-1所示：显示模块控制电路电源电路报警电路温度采集语音录
13、放键盘控制图2-1 系统结构框图2.2 主要电路功能介绍1电源电路由于干电池输出功率不高，只能勉强驱动单片机，而且在整个系统工作中，电压会随着时间的推移不断降低，进而出现死机等情况，因此本系统采用独立的1805稳压电源。电源的稳压的特性较好，能够保证整个系统稳定工作。2.温度采集DS18B20是美国达拉斯半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可以将温度直接转化成串行数字量供微处理器处理。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更
14、小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网优点，在实际测温的过程中取得了良好的测量效果。其供电方式简单，可用数据线供电，所需的外围器件较少，甚至不需要外围器件。因此，在本次设计中采用DS18B20作为温度采集器。3.键盘控制由于在本设计中所需要的控制点数较少，只需要几个功能键，简便、易操作、成本低就成了首要考虑的因素。所以，采用了独立式按键结构。4.控制电路本次毕业设计的核心部分是单片机的控制，给以相关的命令，按照人们的意愿执行相应的操作，这次选用的是ATMEL公司生产的常用芯片AT89S52,主要是它的价格便宜,而且通用性较强,容易获得。在设计中，单片机的P0.0到P0.7与LCD的D
15、0到D7相连，控制它的时间和温度显示。P1.0到P1.7与语音芯片ISD1420的A0到A7相连，实现语音片段的地址传输。5.显示模块本次设计采用的是采用LCD显示屏进行显示。LCD显示屏是一种低压、微功耗的显示器件，工作电流仅为几微安，是其它显示器无法比拟的，同时可以显示大量信息，除数字外，还可以显示字母，曲线，比传统的LED数码显示器的画面有了质的提高。虽然LCD显示器的价格比传统的LED数码管要贵些，但它的显示效果更好，是当今显示器的主流，所以采用LCD作为显示器。采用LCD，更容易实现题目的要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件修改即可，可操作性强，易于度数，采用RT1602两行十六字符的显示，能同时显示时间，温度。6.报警电路报警电路比较简单，主要由一个发光二极管和蜂鸣器构成。三极管器开关的作用。当温度低于下限温度或高于上限温度时二极管闪烁蜂鸣器报警。7.语音录放本系统除了实现温度的显示外还有一个重要功能是实现语音报温。在这次设计中采用了ISD1420语音芯片实现语音录放功能。ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录放的20秒语音芯片，掉电语音不丢失，最大可分160段，最小每段语音长度为125ms，每段语音都可由地址线控制输出，每125ms为一个地址，由A0-
