具有语音播报功能的数字温度计设计.doc
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具有语音播报功能的数字温度计设计
摘要：
本课题针对普通温度计无法播报、灵敏度低、读数不易识别等特点，提出了具有语音播报功能的数字式温度计的设计方案。
选用AT89C51为主控芯片进行温度信号采集、数据处理和语音播放等控制，选用DS18B20对环境温度进行采集，ISD1760进行语音存储与播放，通过ZLG7290实现按键控制，使用128*64液晶来显示温度，时钟芯片PCF8563实现定时功能，以上构建了硬件电路。
该语音温度计测量范围为-25～60℃，误差为±0.5℃，该语音温度计测温速度快，读数方便，语音清晰，语音可定时播报，可广泛用于家庭生活，工厂，实验室等场合。
关键词：
AT89C51；语音播报；数字式温度计
Thedesignofdigitalthermometerwithspeechfunction
Abstract：
Thetopicfortheordinarythermometercan’tbroadcast,lowsensitivity,readingisnoteasytoidentifythecharacteristics,putsforwardadesignschemeofthedigitalthermometerwithvoicebroadcastfunction.UsingAT89C51asthemaincontrolchipfortemperaturesignalcollecting,dataprocessingandvoiceplaybackcontrol,useDS18B20tocollecttheenvironmentaltemperature,ISD1760forvoicestorageanddisplay,throughtheZLG7290torealizationcontrolofbuttons,theuseof128*64LCDtodisplaythetemperature,theclockchipPCF8563torealizethetimingfunction,allthosesetuptheconstructionofthecircuitsystem.Thevoicethermometermeasuringrangeis-25~60℃,erroris±0.5℃.Thiskindofvoicethermometermeasurementtemperatureisfast,elsebroadcastisconvenient,clearvoice,andthebroadcastcanbetiming,sothiskindofthermometercanbewidelyusedinfamilies,factories,laboratoriesandotheroccasions.
Keywords:
AT89C51;voicebroadcast;digitalthermometer
目录
目录
第1章绪论 1
1.1选题目的和意义：
1
1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势：
1
1.3本课题主要讨论问题 1
第2章方案选择与论证 3
2.1系统的总体设计思路 3
2.2核心控制CPU模块 3
2.3温度采集模块 4
2.4显示模块和键盘控制 4
2.5语音播报模块 5
2.6时钟芯片模块 6
第3章系统硬件电路设计 8
3.1核心控制CPU的介绍 8
3.1.1AT89C51的功能描述 8
3.1.2AT89C51管脚功能 8
3.1.3AT89C51系统资源的分配 10
3.2温度传感器模块 10
3.2.1DS18B20的功能描述 10
3.2.2DS18B20的特点 10
3.2.3DS18B20的测温原理 11
3.2.4DS18B20与AT89C51的接口电路设计 13
3.3语音播报模块 13
3.3.1ISD1760语音模块功能描述 13
3.3.2ISD1760各引脚功能描述 14
3.3.3ISD1760语音芯片录放音电路设计 16
3.4显示电路 18
3.4.1LCD12864液晶模块的功能描述 18
3.4.2LCD12864液晶显示模块与AT89C51接口电路设计 18
3.5键盘以及定时电路 19
3.5.1ZLG7290的功能描述 19
3.5.2ZLG7290的原理及硬件接口电路设计 20
第4章系统的软件设计 21
4.1系统的主程序设计 21
4.2测量温度子程序 22
4.3ISD1760语音播报子程序 23
结束语 24
致谢 25
参考文献 26
附录1总电路图 27
附录2系统主程序 28
附录3测量温度子程序 29
附录4ISD1760语音播报子程序 30
附录5英文文献原文及翻译 31
第2页
西安文理学院本科毕业设计（论文）
第1章绪论
1.1选题目的和意义：
温度是一种最基本的环境参数，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，因此研究合适的测温方法和测温装置具有重要的意义。
传统温度计多采用物理原理，根据水银等随温度升降的热胀冷缩的性质，通过读取刻度值来判断温度值，此类方法准确度比较低，不易实现自动化，温度计容易损坏，并且测量需要的时间长，容易受到外界诸多物理因素的影响。
具有语音播报功能的数字温度计可克服传统温度计在生活生产中的诸多不利因素。
在对周围环境温度进行测量时，本设计可通过语音播报功能及数字显示功能成功地实现温度测控，其本身还可通过软硬件支持的相关功能及特定算法来调节测量精度，大大提高了设计的灵活性。
此类温度计测温性能方面准确快捷；显示方式则为清晰易懂的数字化类型，方便人们日常生活使用；语音播报功能使其更加智能化、人性化。
1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势：
智能语音播报系统在我国属于新兴技术产业，有着极为光明的前景，此方面国内市场的主要产品趋向于应用国外先进的基础硬件生产成品。
随着我国国民经济持续高速的发展，智能化生产规模日趋扩大，语音播报融入日常生活已成为一种趋势。
如：
对车辆收取管理、通行或进入等费用、提示语等播报的智能语音系统，或是在各公共场合的时间、天气、问候等提示语的播报。
在国外，语音播报技术已经非常先进，语音播报系统日趋成熟，许多国家致力于这方面的开发研究，到现在为止很多国家的产品已经达到国际先进水平，并已广泛应用于各个领域。
如：
美国ISD公司生产的ISD系列智能语音存储芯片音质好，长期断电语音信号不丢失，非常适合于电子产品的开发应用。
其各型号产品性能各异，特点鲜明，总体功能齐全，可根据开发项目和要求选择合适的产品进行设计，既实现预期要求又不会资源浪费。
总体来讲，我国传感器产业正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段，总趋势为微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展。
1.3本课题主要讨论问题
此次设计是基于单片机控制的LED数码智能语音温度计。
主要研究的问题有：
1、温度的测量，包括温度传感器的选取；
2、播报语音的实现，包括选择语音芯片和编写对应程序；
3、数显功能的实现，要求测量结果的数据转换，能够显示零下的负号。
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第2章方案选择与论证
2.1系统的总体设计思路
根据本设计任务书的内容，实现语音播报和数字显示的温度计，通过单片机完成程序控制与数据转换，硬件设计由如下几个部分组成：
核心控制CPU，温度采集，液晶显示，键盘控制，语音播报，硬件电路的系统框图如图2.1所示。
图2.1语音播报的数字温度计系统框图
基于图2.1系统框图，我们可以清楚的了解到具有语音播报的数字温度计设计的几个大模块。
每个模块都有一个核心器件，对于核心器件的选择在某种程度上也就决定了设计方案的选择，下面分别对各模块的方案进行选择和论证。
2.2核心控制CPU模块
方案一：
以SSI和MSI数字逻辑芯片为核心，若用此方案来解决对时钟信号产生、温度采集、信号处理、模拟量A/D转换后所得的数值的比较等问题话，将出现所用芯片数多，电路过于复杂而且PCB面积大，接线多，焊点多。
本方案可靠性差、灵活性不高，效率低而且成本也高。
方案二：
采用单片机作为控制核心来构造整个电路，通过单片机对温度传感器控制，读取温度信号并进行计算处理，分析并送入显示模块显示时间和温度，并可以通过键盘来控制语音播报和实时语音播报。
该方案最大的优点就是充分发挥了单片机的软件功能，并使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，而且容易扩展其他功能，具有高度的智能化、人性化。
而且单片机的种类繁多，适合低端应用的芯片也不少，价位也低于MSI的水平。
而在单片机家族的众多成员中，AT89C52系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，成为电子系统中最普遍的应用手段，并在工业控制、交通运输、家用电器、仪器仪表等领域取得了大量应用成果。
AT89C52系列的开发环境要求较低，软件资源十分丰富，开发工具和语言也大大简化。
综上所述，按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，系统的核心控制CPU选择方案二。
2.3温度采集模块
方案一：
采用热敏电阻，虽然热敏电阻成本低，但是热敏电阻的阻值与温度非线性严重，大多数热敏电阻仅适合0～150℃范围。
对于检测1摄氏度的信号是不适用的，并且不能满足零下的测量范围。
方案二：
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、零待机功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供微机处理。
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最有效方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。
其供电方式简单，可用数据线供电，所需的外围器件极少，甚至不需要外围元件。
以上，通过比较，温度传感器DS18B20有更强的性价比。
DS18B20使电压、特性及封装有更多的选择，可以构建经济的测温系统。
因而在本次设计中，选用的是DS18B20作为温度采集系统的温度检测元器。
2.4显示模块和键盘控制
显示方案有以下三种：
方案一：
采用LCD128*64液晶显示模块
显示方案一般可采用LCD或数码管显示。
LCD液晶显示器是一种低压、微功耗的显示器件，只要2～3伏就可以工作，工作电流仅为几微安，是任何显示器无法比拟的，同时可以显示大量信息，除数字外，还可以显示文字、曲线。
图2.2128*64电路实验箱图
方案二：
数码管
数码管方案简单易行，寿命长，价格便宜，显示亮度高，但是占用的I/O端口多，体积较大，只适用于数字的显示。
本次毕设的显示需要显示文字，故采用方案一。
采用ZLG7290不但可以驱动8位数码管，还可以驱动64个键盘，因此选用ZLG7290
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