基于单片机AT89C51的语音温度计的设计
基于单片机AT89C51的语音温度计的设计[20200128194139]
摘要
本系统是一个基于单片机AT89C51的语音温度计的设计，用来测量环境温度，整个设计系统分为5部分：单片机控制、温度传感器、液晶显示、语音报温以及键盘控制电路，整个设计是以AT89C51为核心，选用DS18B20单总线数字温度传感器，RT1602液晶显示器实现，液晶显示当前日期、时间和温度。当测量温度超过预定的温度时，启动蜂鸣器和指示灯实现报警。温度趋于稳定，且温度检验误差≤±1℃，温度结果小数部分保留两位有效位数。增加了摄氏与华氏转换对比显示功能，设定了整点语音的自动播报时间温度，手动实时播报的时间温度功能。语音录放选用的集成块是ISD1420 芯片，其保真度高，录音效果好，而且经济实惠。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:DS18B20；液晶显示；语音播报；声光报警
目录
前 言 4
第1章 设计要求与原理框图 6
1.2 原理框图 6
第2章 设计方案 7
2.1电源模块 7
2.2温度传感器模块 7
2.4键盘控制模块 8
2.5语音播报模块 8
第3章设计原理 9
3.1单片机模块 9
3.1.1单片机介绍 9
3.1.2 单片机外围电路设计 11
3.1.4 AT89C51时钟电路 13
3.2电源模块 13
3.3温度传感器模块 14
3.3.1 DS18B20的测温原理 14
3.3.2 DS18B20测温原理图： 15
3.3.3 DS18B20与AT89C51的接口电路设计 16
3.4键盘控制模块 16
3.5 报警模块 17
3.6 液晶显示模块 17
3.7 语音播报模块 18
3.7.1 ISD1420语音芯片录放音电路设计 18
3.7.2 ISD1420与AT89C51接口电路设计 19
第4章 软件部分 20
4.1主程序设计 20
4.1.1键盘扫描子程序 21
4.1.2测量温度子程序设计 22
4.1.3报警子程序 24
4.1.4显示程序设计 24
4.1.5语音播放子程序 25
结论 26
参考文献 28前 言
随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测
温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器。下面介绍几种。
气体温度计多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。
电阻温度计分为半导体电阻温度计和金属电阻温度计，它们都是根据电阻的阻值随温度的变化而变化这一性质而制成的。半导体温度计主要用锗、碳制成。金属温度计主要用镍、铜、金、铂等纯金属及磷青铜、铑铁合金制成。电阻温度计的使用方法简单，目前已广泛应用于各个领域。它的温测范围是-260℃～600℃。
温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜——康铜、铁——康铜、镍铬——康铜、金钴——铜、铂——铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低温测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温，有的能测接近绝对零度的低温。
高温温度计是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上，不适用于测量低温。
指针式温度计是形如仪表盘的温度计，也称寒暑表，用来测室温，是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件，用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起，且铜片在左，铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多，因此当温度升高时，铜片牵拉铁片向右弯曲，指针在双金属片的带动下就向右偏转（指向高温）；反之，温度变低，指针在双金属片的带动下就向左偏转（指向低温）。
玻璃管温度计：玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有：煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。
水银温度计：水银温度计是膨胀式温度计的一种，水银的凝固点是:-38.87℃,沸点是:356.7℃,用来测量0～150℃或500℃以内范围的温度，它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度，不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。
第1章 设计要求与原理框图
1.1 设计要求
1.显示当前日期、时间、温度。
2.当测量温度超过设定温度时，启动报警模块报警。
3.手动实时播报温度，时间。
4.温度显示稳定，误差≤±1℃。
1.2 原理框图
分析本题，根据设计要求我们确定了本系统的整体设计原理框图如图所示
图1-1 原理框图
第2章 设计方案
2.1电源模块
方案一：采用三只干电池作为电源。该方案的优点是设计简明扼要，成本低；缺点是输出功率不高，只能勉强驱动单片机，适合小电流负载。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。
方案二：采用独立的稳压电源。电源的稳压的特性较好，能够保证整个系统稳定工作。
综上分析，为使系统调试方便，能够稳定工作，必须有可靠电源，所以决定选择第二种方
2.2温度传感器模块
方案一：AD590是单片集成的敏感电流源，激励电压在+4V—+30V间选择，其测量范围为-55摄氏度-150摄氏度，所输出的电流数值（微安数）等于绝对温度K的数值。AD590具有标准化的输出和固有的线性关系，分不同的测温范围和精度供设计者选用，通过微调电路对AD590的输出进行修正，可达到很高的测试精度。AD590不需要低电平测量设备和电桥，可以使用长导线，而不会因为电压的降低和感应的噪声电压而产生误差；它又是一个高阻抗的电流源；对激励的电压变化不够敏感。但是AD590需要把被测温度转化为电流再通过放大器和A/D转换器才能输出数字量送给单片机进行温度控制。
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、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。
通过比较，温度传感器DS18B20具有更高的性价比，DS18B20能够构建经济的测温网络。因而在本次设计中，选用的是数字温度传感器DS18B20，故采用的是方案二。
摘要
本系统是一个基于单片机AT89C51的语音温度计的设计，用来测量环境温度，整个设计系统分为5部分：单片机控制、温度传感器、液晶显示、语音报温以及键盘控制电路，整个设计是以AT89C51为核心，选用DS18B20单总线数字温度传感器，RT1602液晶显示器实现，液晶显示当前日期、时间和温度。当测量温度超过预定的温度时，启动蜂鸣器和指示灯实现报警。温度趋于稳定，且温度检验误差≤±1℃，温度结果小数部分保留两位有效位数。增加了摄氏与华氏转换对比显示功能，设定了整点语音的自动播报时间温度，手动实时播报的时间温度功能。语音录放选用的集成块是ISD1420 芯片，其保真度高，录音效果好，而且经济实惠。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:DS18B20；液晶显示；语音播报；声光报警
目录
前 言 4
第1章 设计要求与原理框图 6
1.2 原理框图 6
第2章 设计方案 7
2.1电源模块 7
2.2温度传感器模块 7
2.4键盘控制模块 8
2.5语音播报模块 8
第3章设计原理 9
3.1单片机模块 9
3.1.1单片机介绍 9
3.1.2 单片机外围电路设计 11
3.1.4 AT89C51时钟电路 13
3.2电源模块 13
3.3温度传感器模块 14
3.3.1 DS18B20的测温原理 14
3.3.2 DS18B20测温原理图： 15
3.3.3 DS18B20与AT89C51的接口电路设计 16
3.4键盘控制模块 16
3.5 报警模块 17
3.6 液晶显示模块 17
3.7 语音播报模块 18
3.7.1 ISD1420语音芯片录放音电路设计 18
3.7.2 ISD1420与AT89C51接口电路设计 19
第4章 软件部分 20
4.1主程序设计 20
4.1.1键盘扫描子程序 21
4.1.2测量温度子程序设计 22
4.1.3报警子程序 24
4.1.4显示程序设计 24
4.1.5语音播放子程序 25
结论 26
参考文献 28前 言
随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测
温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器。下面介绍几种。
气体温度计多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。
电阻温度计分为半导体电阻温度计和金属电阻温度计，它们都是根据电阻的阻值随温度的变化而变化这一性质而制成的。半导体温度计主要用锗、碳制成。金属温度计主要用镍、铜、金、铂等纯金属及磷青铜、铑铁合金制成。电阻温度计的使用方法简单，目前已广泛应用于各个领域。它的温测范围是-260℃～600℃。
温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜——康铜、铁——康铜、镍铬——康铜、金钴——铜、铂——铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低温测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温，有的能测接近绝对零度的低温。
高温温度计是指专门用来测量500℃以上的温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，这里不再讨论。其测量范围为500℃至3000℃以上，不适用于测量低温。
指针式温度计是形如仪表盘的温度计，也称寒暑表，用来测室温，是用金属的热胀冷缩原理制成的。它是以双金属片做为感温元件，用来控制指针。双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起，且铜片在左，铁片在右。由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显的多，因此当温度升高时，铜片牵拉铁片向右弯曲，指针在双金属片的带动下就向右偏转（指向高温）；反之，温度变低，指针在双金属片的带动下就向左偏转（指向低温）。
玻璃管温度计：玻璃管温度计是利用热胀冷缩的原理来实现温度的测量的。由于测温介质的膨胀系数与沸点及凝固点的不同，所以我们常见的玻璃管温度计主要有：煤油温度计、水银温度计、红钢笔水温度计。他的优点是结构简单，使用方便，测量精度相对较高，价格低廉。缺点是测量上下限和精度受玻璃质量与测温介质的性质限制。且不能远传，易碎。
水银温度计：水银温度计是膨胀式温度计的一种，水银的凝固点是:-38.87℃,沸点是:356.7℃,用来测量0～150℃或500℃以内范围的温度，它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度，不仅比较简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。
第1章 设计要求与原理框图
1.1 设计要求
1.显示当前日期、时间、温度。
2.当测量温度超过设定温度时，启动报警模块报警。
3.手动实时播报温度，时间。
4.温度显示稳定，误差≤±1℃。
1.2 原理框图
分析本题，根据设计要求我们确定了本系统的整体设计原理框图如图所示
图1-1 原理框图
第2章 设计方案
2.1电源模块
方案一：采用三只干电池作为电源。该方案的优点是设计简明扼要，成本低；缺点是输出功率不高，只能勉强驱动单片机，适合小电流负载。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。
方案二：采用独立的稳压电源。电源的稳压的特性较好，能够保证整个系统稳定工作。
综上分析，为使系统调试方便，能够稳定工作，必须有可靠电源，所以决定选择第二种方
2.2温度传感器模块
方案一：AD590是单片集成的敏感电流源，激励电压在+4V—+30V间选择，其测量范围为-55摄氏度-150摄氏度，所输出的电流数值（微安数）等于绝对温度K的数值。AD590具有标准化的输出和固有的线性关系，分不同的测温范围和精度供设计者选用，通过微调电路对AD590的输出进行修正，可达到很高的测试精度。AD590不需要低电平测量设备和电桥，可以使用长导线，而不会因为电压的降低和感应的噪声电压而产生误差；它又是一个高阻抗的电流源；对激励的电压变化不够敏感。但是AD590需要把被测温度转化为电流再通过放大器和A/D转换器才能输出数字量送给单片机进行温度控制。
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、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。
通过比较，温度传感器DS18B20具有更高的性价比，DS18B20能够构建经济的测温网络。因而在本次设计中，选用的是数字温度传感器DS18B20，故采用的是方案二。
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