语音温度播报控制器毕业设计Word格式.docx

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3.2.1.微处理器（MCU）AT89S529

3.2.2.单片机硬件电路11

3.3.温度采集模块12

3.3.1.数字化温度传感器DS18B20功能简介12

4.3.2DS18B20硬件电路19

3.4.数字显示模块19

3.4.1.LED数码管19

3.4.2.LED数码管硬件电路20

3.5.语音播报模块20

3.5.1.单片语音芯片ISD259020

3.5.2.ISD2590硬件电路25

3.6.温度控制模块26

3.6.1.继电器26

3.6.2.继电器控制电路27

第4章.软件设计28

4.1单片机主程序设计28

4.2DS18B20软件设计29

4.3LED数码管显示软件设计30

4.4ISD2590软件设计33

4.5继电器软件设计37

第5章.pcb的制作和实物38

5.1.Protel的功能和使用38

5.2.原理图的绘制38

5.3.PCB板的制作38

5.3.1.打印38

5.3.2.转印39

5.3.3.蚀刻39

5.3.4.钻孔40

5.4.元件的认识和检测40

5.5.元器件安装的基本要求与原则41

5.5.1.元器件的安装要求41

5.5.2.元器件的安装原则41

5.6.元器件的焊接42

5.6.1.点的基本要求42

5.6.2.焊接前的准备42

5.6.3.焊接操作43

5.7.系统调试与分析43

第6章.总结44

致谢46

参考文献47

附录A系统原理图48

附录B实物图49

附录C元器件清单50

附录D原理PCB52

附录E程序清单53

语音播报温度控制器

摘要

随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化。

可编程控制器的出现给人类生活的自动化带来了一次革命，而单片语音芯片的发展更是给人们的烦闷生活中带来了一场新的革命——语音播报

本设计系统由AT89S52单片机、温度传感器DS18B20、ISD2590语音芯片和LED数码显示等部分组成。

以AT89S52单片机为控制核心，温度传感器DS18B20提供测量到的温度信息，经过单片机数据处理后，传至LED数码管显示，同时将温度信息对应的语音地址输入ISD2590语音芯片中，驱动喇叭播报出语音，进而完全播报出当前的温度值，并最终实现数字显示功能和语音播报功能；

另一方面，单片机根据实测温度控制电磁继电器，进而决定是否驱动电热器工作，从而实现温度控制功能。

透过本系统的研究设计，我们可以自豪地说：

“人类生活的新革命已经到来！

”

关键词：

单片机；

温度传感器；

语音播报

第1章.前言

1.1.引言

随着电子技术的发展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化。

在日常生活中，人们需要不同温度的水来满足日常生活，同时如今有许多产品都实现了语音功能，它更能满足人们的需要，当然也获得更多人的喜爱。

本课题通过对具有语音播报功能的水温控制系统设计，来深切体会现代微电子技术的发展对人们日常生活带来的便利和深远的影响。

1.2.研究的意义与目的

水，生命之源。

我们日常生活需要不同温度的水，比如：

我们洗澡时水温是40℃到50℃；

我们矿泉水饮水机中热水保温围是85℃到96℃，冰水的温度围是5℃到10℃；

等等。

同时热水器烧开水时，我们很多时候是并不知道的，结果浪费了许多资源，更有甚者在水烧干后引发了安全隐患。

具有语音播报的水温控制系统能在控制水温的同时能语音播报，这样既能满足不同使用者或不同使用场合对水温的控制，还能方便使用者了解实时温度，提醒使用者安全信息。

1.3.国外发展状况

近年来，随着集成电路的飞速发展，单片语音集成电路领域出现重大变革，产生了许多新的技术和产品，开拓了更广泛的应用领域，并朝着更大容量、更优音质、更高智能、更具灵活性的发展。

通信设备机、智能仪器仪表、治安报警系统、语音报站/报数/报价器、语音讲解系统、便携式语音记录装置、语音复读机、教学仪器、智能玩具和高档电子礼品等语音产品飞进了我们的生活里。

语音播报温度也在一些产品中出现，但是主要是在现代化的工业生产中，在我们平常生活中出现得比较少，这主要是因为语音技术是一门新兴技术，实现起来比较难；

在工业化生产中，程序都已经被固定，不用根据个人的需要重新调节，因此能应用于其中。

但是随着ISD语音芯片的不断发展，个人调节语音变得越来越容易实现。

其语音和音频信号不经过转换直接以原来状态存储到部存储器，可以实现高质量的语音复制。

采用单片机来对水温进行控制，具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点。

单片机同语音芯片一起实现语音播报功能的水温控制系统是完全能在我们日常生活中实现的，并且我们还可以调节水温的围来满足我们的需要。

第2章.系统总体设计

2.1.系统结构

图2-1系统结构图

本次设计选择ATMEL公司AT89系列的AT89S52单片机为MCU，主要是因为其造价低廉，且拥有256字节的片RAM存，其8K大的ROM采用Flash型，可以在调试程序的时候重复擦写程序，一方面可以直接用硬件进行调试，节省调试时间，增加系统的可靠性、稳定性，另一方面也节省了因修改程序而换芯片的成本。

如图2-1，系统主要由AT89S52，数字化温度传感器DS18B20，显示模块LED数码管，单片语音芯片ISD2590，以及按键和电磁继电器等器件组成。

2.2.系统功能设计与分析

图2-2系统总体功能框图

本设计系统总功能框图如图2-2所示，本系统以AT89S52单片机为控制核心，温度传感器DS18B20提供温度信息，经过数据处理，传至LED数码管显示，同时将温度信息对应的语音地址输入ISD2590语音芯片中，驱动喇叭播放出语音，进而完全播报出当前的温度值，并最终实现数字显示功能和语音播报功能。

单片机根据实测温度控制电磁继电器的工作进而控制电热器以实现温度控制功能。

主要包括：

温度采集、TH（报警高值）、TL（报警低值）值设置

数字显示功能

语音播放功能

温度控制功能

这四个大的系统功能。

2.2.1.度采集温

温度采集和TH、TL值设置功能的实现，主要是依靠温度传感器DS18B20,如图2-3：

DS18B20测量温度围为-55℃~+125℃，而水在标准大气压下的温度围为0℃~+100℃,因此在该系统设计中用DS18b20作为温度传感器是完全可以的。

又在-10℃~+85℃测量围，DS18b20的精度是±

0.5℃，在测量水温方面这样的误差是允许的。

首先单片机向DS18B20发出复位信号和其他的控制信号，继而DS18B20做出相应的响应，如：

温度转换、用暂存器存储单片机设置的TH、TL值、将暂存器的值拷贝到部EEPROM进行固化、将部EEPROM值拷贝到暂存器中、将暂存器中的当前温度值和TH、TL值传给单片机等。

图2-3温度采集框图

2.2.2.数字显示功能

在本系统中，显示功能是依靠LED数码管来实现的。

如图2-4：

图2-4数字显示框图

在本系统中，数码管将显示数字字符0~9和小数点以及字母字符“L”“H”“—”“F”。

单片机的P0口为数码管提供显示字符的数据信息，而P2口为数码管提供片选信号，获得低电平的数码管将发光，其余不发光。

在系统上电后，单片机将检测是否有DS18B20，如没有检测到，数码管将显示字符“F”，在我们看来，五个数码管都将显示为“F”。

在温度显示时，数码管的第一位显示当前的温度是过高“H”，偏低“L”和适合“0”，而其余数码管显示温度值，第四位数码管的小数点将一直发光。

在TH、TL值设置时，第一位数码管显示当前设置温度是TH值“H”,还是TL值“L”,最后一、二或者三位是设置温度值，其余位显示字符“—”。

2.2.3.语音播放功能

本系统的语音功能是通过语音芯片ISD2590和喇叭实现的，如图2-5：

图2-5语音播放框图

系统中需要播放的语音有：

“请检查传感器！

”、0~9、“十”、“百”、“负”、“点”、“度”、“现在温度是”、“温度过高！

”、“温度偏低！

”这些语音都已经先录制到语音芯片中的不同地址。

语音播放时，单片机将语音地址数据传给ISD2590，同时也传送了控制播放信号，而喇叭就播放出语音芯片中的语音。

在语音播放时，单片机将采取延时来等待下个语音的到来。

2.2.4.温度控制系统

系统通过电磁继电器控制电热器加热与否，进而实现温度的自动控制，如图2-6：

图2-6温度控制框图

单片机通过控制P1.3这位的高低电平，控制继电器的工作，进而控制电热器，最终实现水温的自动控制。

第3章.硬件电路设计

3.1.电源模块

图3-1系统电源电路

如图3-1，在电源电路中，首先220V的交流电经过变压器T0将电压降低，然后经过四个二极管组成的桥式整流电路D0整流，此时电流已经成为直流。

直流电流通过C0组成的滤波电路，电压将趋于稳定电压12V，这部分是用直流电源实现。

12V的直流电通过由三端稳压器7805组成的直流稳压电路将电压稳定在VCC——5V。

发光二极管DS1在系统上电（S0闭合）时发光，表示电路已接通。

3.2.单片机模块

3.2.1.微处理器（MCU）AT89S52

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

外部引脚介绍：

VCC:

电源

GND:

地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P2口：

P2口是一个具有部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P