单片机的语音提示测温控制系统设计
【】本文主要介绍了一款采用AT89C51单片机作为主控核心的语音提示测温控制系统，设计的初衷主要是考虑到当前市场上这种类型的产品还具有一些缺点，并且智能化程度尚不足的现状，另外结合本人大学期间对于单片机知识和智能化概念的理解，设计了这款智能化程度较高的语音提示测温控制系统。在主控芯片的选择上，主要考虑控制系统的处理速度和性价比等因素，所以采用了AT89C51单片机作为这款温度测量控制系统的主控芯片，它主要负责相关信号的采集和对一些模块的驱动，主要传感器则选择了目前市面上使用最广泛的DS18B20传感器作为温度采集模块，LCD1602液晶屏作为显示模块。经过软件上对于程序的设计和硬件上对于各个模块电路的构建，最终实现了这款温度控制系统，经过多次性能上的测试，这款设计都表现出了优良的性能，具有高灵敏性、操作简便性、温度稳定以及低功耗性，该设计的实现不但是改进了之前市面上此产品的不足，同时也带来了更低的成本，为推广AT89C51单片机的使用做了巨大推进作用。
目 录
一、 引言 1
（一） 语音提示测温控制系统的研究背景 1
（二） 语音提示测温控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 主控单片机的选择 2
（二） AT89C51单片机芯片概述 2
（三） DS18B20温度传感器概述 4
（四） SC8035型OTP语音芯片概述 5
（五） SC8035语音芯片控制方式 6
（六） LCD1602液晶显示屏幕介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 语音提示测温控制系统方案设计 8
（二） AT89C51单片机最小系统构建 8
（三） DS18B20电路设计 9
（四） SC8035语音芯片电路原理图设计 10
（五） LCD1602液晶屏外围电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 语音提示测温控制系统的软件流程设计 12
（二） DS18B20温度转换流程设计 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
（三） SC8035语音芯片工作流程图设计 13
（四） LCD1602液晶显示器显示流程设计 14
五、 实物安装与调试 16
（一） PCB文件的绘制 16
（二） 器件的焊接 16
（三） 温度传感器无法正常驱动 16
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
语音提示测温控制系统的研究背景
温度参数是多种行业都需要检测的一个重要参数，几乎工业上的大小环节都离不开对温度的准确测量，它是决定产品质量的决定性因素，比如在烟草生产企业，温度在烘烤车间是决定烟叶色泽和质量的首要保障；而在冶金行业，温度是决定化学反应效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的方法（如学习算法、模糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要求的实现对于性能优越的微处理器是非常容易的。
语音提示测温控制系统的国内外发展现状
语音提示测温控制系统目前正朝着网络化、更远距离化的方向发展，在网络化方面，很多研究者正在不断地将以太网模块、互联网总线植入到温度控制系统内，有了以太网模块，多个温度控制系统就可以组成一个小网络，多个小网络就可以组成一个大网络，从而进行集中管理、监视和维护。麻省理工大学的一个研究小组开发了一款能够手机对温度进行监控的系统，它的智能之处在于这个系统不但在手机上设计了温度的监控界面，同时能够将多项参数（如温度、湿度以及气压等）通过GPRS模块发送给手机持有者，这样企业人员在给自己的手机上下载这个系统后，就能够在办公室内轻松的检测车间的温度情况，省去了现场监管的麻烦。而国内的研究者也在这方面取得了很大的成果，他们将以太网植入了温度测量控制系统中，通过网络数据实现了对温度的灵活控制。
本文主要内容
本文主要设计了一款采用AT89C51单片机作为主控核心的语音提示测温控制系统，片外选用了目前工业上常用的DS18B20型传感器作为温度检测模块，HRS1HSDC5V型继电器作为加热模块开关，并给系统配置了一个液晶屏，从而显示温度等重要数据。
本课题主要实现以下功能：
能够实现温度的实时测量。
通过语音芯片实现温度值得真人语音播报。
能够通过按键设置温度。
具有显示功能。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的选择
方案一：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在这两个管脚上，经过中断服务程序，能够方便的配置程序代码的运行。虽然目前市面上C51单片机的生产厂家众多，目前使用最多的是美国ATMEL公司生产的AT89C51和中国宏晶公司生产的STC89C51单片机，这两款单片机目前已经占据了C51单片机市场的主要份额，虽然生产厂家不同，然而这些C51单片机都可以相互替代，在使用上几乎没有任何区别，这也是使用C51单片机作为系统核心的另一个优点。
方案二：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了CortexM3或者CortexM4作为内核，这种性能优良的内核结构使得其对数据处理的能力显得非常完善和高速，在一些需要处理大量数据的场合，如高像素液晶屏、MP3等应用将显得非常有优势。其优势已经无以言表了，然而在学生试验中，其缺点也是不可忽略的，STM32的性能之所以这么强大，要靠用户对其繁多寄存器的熟练配置，然而对于普通学生来说，这将变得捉襟见肘，如果没有相关STM32开发经历的学生，在面对这些寄存器时将无从下手。
目 录
一、 引言 1
（一） 语音提示测温控制系统的研究背景 1
（二） 语音提示测温控制系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 主控单片机的选择 2
（二） AT89C51单片机芯片概述 2
（三） DS18B20温度传感器概述 4
（四） SC8035型OTP语音芯片概述 5
（五） SC8035语音芯片控制方式 6
（六） LCD1602液晶显示屏幕介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 语音提示测温控制系统方案设计 8
（二） AT89C51单片机最小系统构建 8
（三） DS18B20电路设计 9
（四） SC8035语音芯片电路原理图设计 10
（五） LCD1602液晶屏外围电路设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 语音提示测温控制系统的软件流程设计 12
（二） DS18B20温度转换流程设计 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
（三） SC8035语音芯片工作流程图设计 13
（四） LCD1602液晶显示器显示流程设计 14
五、 实物安装与调试 16
（一） PCB文件的绘制 16
（二） 器件的焊接 16
（三） 温度传感器无法正常驱动 16
总结 16
致谢 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
语音提示测温控制系统的研究背景
温度参数是多种行业都需要检测的一个重要参数，几乎工业上的大小环节都离不开对温度的准确测量，它是决定产品质量的决定性因素，比如在烟草生产企业，温度在烘烤车间是决定烟叶色泽和质量的首要保障；而在冶金行业，温度是决定化学反应效率的重要条件，因此在历史上产生了多种监控温度的方法（如学习算法、模糊算法以及PID算法等），它们在不同的应用场合都能发挥出很灵活的控制性能。在工业上，监控温度的控制器主要使用微处理器，如单片机、PLC或者DSP等，随着单片机技术的飞速发展，目前32位单片机（如SST公司的STM32）已经在微处理器界大行其道，它优异的性能能够使得过去的传统控制系统大幅提高，因此对于温度参数的控制，各行各业也提出了更高的要求，不但要求温度稳定、抑制干扰以及快速到达设定温度等，这些要求的实现对于性能优越的微处理器是非常容易的。
语音提示测温控制系统的国内外发展现状
语音提示测温控制系统目前正朝着网络化、更远距离化的方向发展，在网络化方面，很多研究者正在不断地将以太网模块、互联网总线植入到温度控制系统内，有了以太网模块，多个温度控制系统就可以组成一个小网络，多个小网络就可以组成一个大网络，从而进行集中管理、监视和维护。麻省理工大学的一个研究小组开发了一款能够手机对温度进行监控的系统，它的智能之处在于这个系统不但在手机上设计了温度的监控界面，同时能够将多项参数（如温度、湿度以及气压等）通过GPRS模块发送给手机持有者，这样企业人员在给自己的手机上下载这个系统后，就能够在办公室内轻松的检测车间的温度情况，省去了现场监管的麻烦。而国内的研究者也在这方面取得了很大的成果，他们将以太网植入了温度测量控制系统中，通过网络数据实现了对温度的灵活控制。
本文主要内容
本文主要设计了一款采用AT89C51单片机作为主控核心的语音提示测温控制系统，片外选用了目前工业上常用的DS18B20型传感器作为温度检测模块，HRS1HSDC5V型继电器作为加热模块开关，并给系统配置了一个液晶屏，从而显示温度等重要数据。
本课题主要实现以下功能：
能够实现温度的实时测量。
通过语音芯片实现温度值得真人语音播报。
能够通过按键设置温度。
具有显示功能。
方案选择及元器件介绍
主控单片机的选择
方案一：选择学生群体使用最多的C51单片机作为本系统的主控核心，由于在大学期间对于C51单片机具有较为系统的学习，其内功的结构原理、模块组成以及程序编写，以及掌握了一套较为熟悉的流程，因此能够为本设计的顺利完成奠定夯实的基础。另外C51单片机内部已经集成了一个容量为4K的加密型FLASH和一个大小为128字节的RAM，足以够本系统的使用，再者C51单片机内部的两个8位定时器在经过简单的寄存器配置后，能够灵活的在本系统中提供精准的定时，为一些需要精准时基的地方提供帮助。根据C51单片机的资料显示，其P3.2和P3.3两个管脚带有中断功能，如果按键接在这两个管脚上，经过中断服务程序，能够方便的配置程序代码的运行。虽然目前市面上C51单片机的生产厂家众多，目前使用最多的是美国ATMEL公司生产的AT89C51和中国宏晶公司生产的STC89C51单片机，这两款单片机目前已经占据了C51单片机市场的主要份额，虽然生产厂家不同，然而这些C51单片机都可以相互替代，在使用上几乎没有任何区别，这也是使用C51单片机作为系统核心的另一个优点。
方案二：选择意大利意法半导体（SST）公司推出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了CortexM3或者CortexM4作为内核，这种性能优良的内核结构使得其对数据处理的能力显得非常完善和高速，在一些需要处理大量数据的场合，如高像素液晶屏、MP3等应用将显得非常有优势。其优势已经无以言表了，然而在学生试验中，其缺点也是不可忽略的，STM32的性能之所以这么强大，要靠用户对其繁多寄存器的熟练配置，然而对于普通学生来说，这将变得捉襟见肘，如果没有相关STM32开发经历的学生，在面对这些寄存器时将无从下手。
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