单片机的多用途定时发言器设计
摘 要本文结合了大学所学的专业知识，设计了一款以AT89C51单片机、DS18B20温度传感器以及红外遥控作为核心元件的多用途定时器控制系统，实现了毕业设计预期所设定的各个指标，完成了大学学习生涯里的最后一门作业。本系统的主要特点是采用了模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，通过模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，将检测过程快速性以及输出结果高精度性等优点表现地淋漓尽致，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的表现，不但如此，电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的发言器系统市场，能够大幅度降低目前相关系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 绪论
（一） 发言器的发展背景
（二） 本文主要研究内容
（三） 研究意义
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控单片机的对比与选择
（二） AT89C51单片机简要概述
（三） DS18B20温度传感器
（四） 红外遥控发射与接收模块
（五） LCD1602液晶屏幕介绍
三、 硬件系统设计
（一） 系统结构框图设计
（二） 单片机最小系统设计
1. 复位电路设计
2. 时钟电路设计
（三） 温度检测电路设计
（四） 红外遥控接收头电路设计
（五） LCD1602电路设计
（六） 按键电路
（七） 倒计时结束声音提示电路设计
四、 软件系统设计
（一） 主程序设计
（二） 温度检测流程设计
（三） 红外遥控信号接受工作流程设计
（四） LCD1602显示流程设计
五、 实物制作与安装
（一） 硬件调试
（二） 软件调试
（三） 问题总结
总 结
参考文献
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 源程序
绪论
发言器的发展背景
所谓发言器就是一种能够实现定时并且到时提醒的一种装置，常常出现在会议厅、选举大会上，用于给发言人设定发言时间，随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如发言器这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上仅仅能够实现机械定时以及提醒等功能了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得发言器的概念得到了重新的定义，远程遥控、时间显示、发言人个人信息提示等功能不断地被融入到发言器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统发言器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可发言器的远程遥控，这是传统发言器所无法企及的。由于人们对于新型发言器的需求和要求与日俱增，近几年来发言器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子发言器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的发言器，仅仅能够实现定时时间的设置以及启动暂停等功能；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，远程遥控、网络功能等先进功能都能够在发言器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得发言器的功能更加完善，同时在提示功能上也不单单只是由蜂鸣器发出蜂鸣声音，真人语音播报使得发言器更加人性化。发言器控制系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能发言器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能发言器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的发言器控制系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能发言器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低发言器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分发言器产品。
本文主要研究内容
本文在发言器系统发展背景的基础上选择了发言器检测系统作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的发言器系统系统，并实现以下功能指标。
1、定时器的定时范围为0~99分钟。
2、能够通过红外遥控器来远程操控发言器。
3、具有温度测量功能。
4、采用MiniUSB接口对发言器供电，供电电压为+5V直流电源。
5、采用蜂鸣器作为提示模块。
研究意义
本课题结合了大学期间所学的《单片机技术》、《数字电路》等专业知识，通过对各门知识的综合运用，实现了一款多用途定时发言器控制系统，实现了对所学知识的活学活用。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
在进行系统的硬件和软件系统设计之前，首先要对系统所使用的主控单片机进行选取，在选取时主要应该对单片机的内部资源丰富度、成本高低、开发语言、使用熟练程度以及能够胜任本系统的功能指标等方面进行考核，经过三年的大学学习，我主要从以下两款单片机中进行对比和最终选取，第一是ATMEL公司生产的AT89C51单片机，第二个是德州仪器公司生产的MSP430系列单片机。
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中，此外AT89C51能够通过琦20根地址线对外部扩展的存储器进行寻址，这使得它也经常出现在一些大型系统中。在成本方面，目前市面上AT89C51单片机的平均成本位3元/PCS，这非常适合我们的学生实验，不会给系统带来高昂的成本负担。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。然而考虑到其成本，首先需要说的是其程序代码烧写方式，目前大多数430单片机全部采用JTAG接口进行代码下载和程序调试仿真，虽然这种接口能够实现仿真，但是采用这种接口必须要配合专用仿真器，该仿真器的价格较为昂贵，而51单片机只需要一个USB转串口的数据线即可实现代码的烧写，由此可见如果系统采用51单片机进行控制，那么成本将大为降低。
目录
一、 绪论
（一） 发言器的发展背景
（二） 本文主要研究内容
（三） 研究意义
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 主控单片机的对比与选择
（二） AT89C51单片机简要概述
（三） DS18B20温度传感器
（四） 红外遥控发射与接收模块
（五） LCD1602液晶屏幕介绍
三、 硬件系统设计
（一） 系统结构框图设计
（二） 单片机最小系统设计
1. 复位电路设计
2. 时钟电路设计
（三） 温度检测电路设计
（四） 红外遥控接收头电路设计
（五） LCD1602电路设计
（六） 按键电路
（七） 倒计时结束声音提示电路设计
四、 软件系统设计
（一） 主程序设计
（二） 温度检测流程设计
（三） 红外遥控信号接受工作流程设计
（四） LCD1602显示流程设计
五、 实物制作与安装
（一） 硬件调试
（二） 软件调试
（三） 问题总结
总 结
参考文献
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 源程序
绪论
发言器的发展背景
所谓发言器就是一种能够实现定时并且到时提醒的一种装置，常常出现在会议厅、选举大会上，用于给发言人设定发言时间，随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如发言器这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上仅仅能够实现机械定时以及提醒等功能了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得发言器的概念得到了重新的定义，远程遥控、时间显示、发言人个人信息提示等功能不断地被融入到发言器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统发言器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可发言器的远程遥控，这是传统发言器所无法企及的。由于人们对于新型发言器的需求和要求与日俱增，近几年来发言器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子发言器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的发言器，仅仅能够实现定时时间的设置以及启动暂停等功能；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，远程遥控、网络功能等先进功能都能够在发言器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得发言器的功能更加完善，同时在提示功能上也不单单只是由蜂鸣器发出蜂鸣声音，真人语音播报使得发言器更加人性化。发言器控制系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能发言器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能发言器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的发言器控制系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能发言器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低发言器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分发言器产品。
本文主要研究内容
本文在发言器系统发展背景的基础上选择了发言器检测系统作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的发言器系统系统，并实现以下功能指标。
1、定时器的定时范围为0~99分钟。
2、能够通过红外遥控器来远程操控发言器。
3、具有温度测量功能。
4、采用MiniUSB接口对发言器供电，供电电压为+5V直流电源。
5、采用蜂鸣器作为提示模块。
研究意义
本课题结合了大学期间所学的《单片机技术》、《数字电路》等专业知识，通过对各门知识的综合运用，实现了一款多用途定时发言器控制系统，实现了对所学知识的活学活用。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的对比与选择
在进行系统的硬件和软件系统设计之前，首先要对系统所使用的主控单片机进行选取，在选取时主要应该对单片机的内部资源丰富度、成本高低、开发语言、使用熟练程度以及能够胜任本系统的功能指标等方面进行考核，经过三年的大学学习，我主要从以下两款单片机中进行对比和最终选取，第一是ATMEL公司生产的AT89C51单片机，第二个是德州仪器公司生产的MSP430系列单片机。
第一个方案是AT89C51单片机，该单片机是ATMEL公司在上世纪九十年代左右推出的一款数据宽度为8的高性能单片机，无论在成本还是内部资源上，都能够在如今低端单片机市场中独占鳌头，这主要归功于其4Kb大小的内部FLASH搭配着128字节的RAM，虽然ROM和RAM的存储容量不是很大，但是足够应用于一些中小型单片机系统中，此外AT89C51能够通过琦20根地址线对外部扩展的存储器进行寻址，这使得它也经常出现在一些大型系统中。在成本方面，目前市面上AT89C51单片机的平均成本位3元/PCS，这非常适合我们的学生实验，不会给系统带来高昂的成本负担。
第二个方案是选用德州仪器的MSP430系列单片机，这款单片机也是我们熟悉的常用单片机，在近五年中TI公司大肆对该系列单片机进行研发和推广，其中最高性能F5系单片机搭配外部的高稳定度晶振能够轻松实现40M以上的主频速度，该处理速度是AT89C51单片机的近五倍，在做一些数字信号处理上，中高端430单片机将是不错的选择。然而考虑到其成本，首先需要说的是其程序代码烧写方式，目前大多数430单片机全部采用JTAG接口进行代码下载和程序调试仿真，虽然这种接口能够实现仿真，但是采用这种接口必须要配合专用仿真器，该仿真器的价格较为昂贵，而51单片机只需要一个USB转串口的数据线即可实现代码的烧写，由此可见如果系统采用51单片机进行控制，那么成本将大为降低。
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