語音溫度計正文

1、引言從1946年第一臺電子計算機問世到現(xiàn)在不過幾十年的歷史，但它的開展與變化卻極為驚人。這幾十年來，電子計算機的開展已經(jīng)歷了四代：第一代為電子管數(shù)字計算機，其開展年代大約為1946年到1958年。此時，計算機的邏輯元件采用電子管,主存儲器采用磁芯磁鼓，外存儲器已開始采用磁帶,運行速度為每秒幾千次到幾萬次。用途那么主要用于科學計算。編寫程序主要采用機器語言，后期逐漸開展了匯編語言。第二代是晶體管計算機，其開展年代大致為1958年至1964年。晶體管代替了電子管作為計算機的邏輯元件。第三代計算機開始采用中小規(guī)模集成電路，其開展年代為1964年至1971年。到1971 年出現(xiàn)了集成在一塊大規(guī)模集成電

2、路上的微處理器微型計算機的核心。一般認為第四代計算機的起點是 70 年代的中期以后，那時，大規(guī)模集成電路芯片開始用于一些中大型計算機， 80 年代那么仍然是第四代計算機的年代。在微處理器由低檔向高檔開展的同時，單片微型計算機也在不斷地開展： 1975 年美國德州儀器 TI 公司推出 TMS-1000, 英代爾公司推出4004 4位單片機。1980年英代爾公司在 MCS48 系列的根底上，又推出高性能的MCS51系列8位單片機。1982年 16 位單片機問世后。英代爾又推出了MCS-96系列16位單片機。而今32位單片機又以其強大的功能提供給應用者。單片機目前繼續(xù)向提高性能的方向開展：一方面繼續(xù)

3、增加芯片的時鐘頻率，使之適應更加快速的應用環(huán)境，另外片內(nèi)的存儲器的容量也在繼續(xù)增加，使得芯片存放程序和數(shù)據(jù)的能力可以不斷加大。芯片特有的功能也是單片機開展的一個方向。實際上，單片機的品種遠比微處理器的品種多，原因就在于各種不同的單片機可以有各自不同的性能上的特點，可以更加地適應不同的應用環(huán)境。隨著集成技術(shù)的開展和廣泛應用的迫切需要，單片機的開展十分迅速，其開展趨勢具有以下特點：技術(shù)高新化，低功耗，寬電壓，高速度，高可靠性，品種多樣化。21世紀是人類全面進入信息電子化的時代，現(xiàn)代信息技術(shù)的三大根底是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計算機技術(shù))。隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓

4、展，使得人們需要獲得的電子信息種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強，因此要求與此相對應的信息采集技術(shù)傳感技術(shù)必須跟上信息化開展的需要。傳感器技術(shù)是人類探知自然界信息的觸覺，為人們認識和控制相應的對象提供條件和依據(jù)。它屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量居各種傳感器之首。近百年來，溫度傳感器的開展大致經(jīng)歷了以下三個階段：(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 (含敏感元件)；(2)模擬集成溫度傳感器控制器；(3)智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向開展。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心

5、技術(shù)之一的傳感技術(shù)，將是二十一世紀世界各國在高新技術(shù)開展方面爭奪的一個重要領(lǐng)域。1 設計要求利用所學的電子電路、單片機、計算機方面的有關(guān)知識，設計語音溫度計。以AT89S51單片機為核心,用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來采集環(huán)境溫度，用數(shù)碼管顯示，測量范圍為:0-100攝氏度，能夠使用語音芯片來實現(xiàn)語音報溫并且能夠記錄和修改報警溫度值。2 設計思路以及方案選擇論證2.1 系統(tǒng)設計思路 本次設計題目為語音溫度計的設計，因為要用單片機去完成程序控制，以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，故外圍電路設計起來就比擬簡單，具體說來整個硬件設計大體有如下幾個局部：核心控制CPU，環(huán)境溫度采集，數(shù)碼管顯示，語音播報, 鍵盤以及超量

6、報警。所以設計的重點也就轉(zhuǎn)移到程序設計上來。硬件電路的系統(tǒng)框圖如圖 1 所示：MCUAT89S51ISD語音報溫串行LED顯示鍵盤溫度傳感器圖1 語音溫度計設計的系統(tǒng)框圖2.2 方案選擇論證基于圖 1 的框圖介紹，我們可以清楚的了解到語音溫度計設計的幾個模塊。每個模塊都有一個核心器件，對于核心器件的選擇在某種程度上也就決定了設計方案的選擇。下面就介紹一下在確定原理圖時對方案的選擇依據(jù)。首先，由于是利用單片機來控制整個電路，所以在整個電路中，單片機控制處理器是最核心的器件。在本次設計中可以用 AT89C2051, 也可以用 AT89S51 ，還可以用凌陽公司生產(chǎn)的16位單片機等。但是因為凌陽單片

7、機相對價格比擬昂貴，所以沒有選用它，即使用凌陽單片機可能實現(xiàn)語音播放可能比擬方便。同時基于電路外圍芯片用的比擬多，所要用到的單片機的輸入輸出口也相比照擬多，如果用 AT89C2051 的話，輸入輸出口將不夠用，就無法同時實現(xiàn)語音溫度計所需要的顯示和報溫以及按鍵控制等功能。同時C51系列單片機是目前應用最廣泛, 品種最多的單片機。它具有集成度高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，擴展方便，可靠性高，處理功能強、速度快，容易產(chǎn)品化等優(yōu)點。更重要的是AT89S51在國內(nèi)應用最廣泛，容易買到，也是所有單片機中最為熟悉的，所以本次設計中選擇了AT89S51單片機作為核心控制CPU。第二，要設計溫度計一定要有溫度采集，可以采

8、集溫度的途徑很多，在眾多應用于溫室環(huán)境監(jiān)測的溫敏元件中,溫敏電阻雖然本錢低,但后續(xù)電路復雜, 精度、重復性、可靠性較差，且需進行溫度標定;電流型集成溫度傳感器AD590 也因其輸出為模擬信號,且輸出信號較弱故需后續(xù)放大及A/D轉(zhuǎn)換電路,假設采用普通運放那么精度難以保證,而測量放大器價格偏高,這就使系統(tǒng)的本錢升高。而達拉斯公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，作為 DS1820的改版可使溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微處理器處理，而且外圍電路很簡單，實現(xiàn)方便。由于每片DS18B20 含有唯一的序列號，所以在一條總線上可掛多片 DS18B20 。微處理器可通過一根口線經(jīng)序列號匹配識別后對每

9、一個DS18B20進行讀寫操作，大大節(jié)省了硬件資源，一總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。新一代的數(shù)字溫度傳感器DS18B20體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。DS18B20的測量溫度范圍為-55C+125C，在-10+85C范圍內(nèi)精度為0.5C，分辨率?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸，每一顆自帶地址，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性，因此得到廣泛使用。所以溫度采集選用了DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器。第三，要彌補以前用視覺單一解決問題的缺陷，使人們不僅能夠看到還能夠聽到，就是要實現(xiàn)語音播報功能，這就必須要用語音集成塊。I

10、SD系列語音芯片是美國ISD公司出品的新型優(yōu)質(zhì)單片錄放音電路,它采用了直接模擬量存儲技術(shù)DAST,完成語音的錄入、存儲及分段輸出, 因而失真小, 使用方便, 不需專用語音開發(fā)工具, 本錢低廉，因而在現(xiàn)代技術(shù)上得到廣泛使用。ISD系列語音芯片有很多款，根據(jù)時間容量不同大體有ISD1110、ISD1420、ISD4004等，而在本次設計中一共要錄入16段話，大概要10秒到20秒的時間，在眾多語音芯片中有10S，20S，16分鐘等不同的時間容量，但是對于本畢業(yè)設計的要求來說，只要大概10秒到20秒的時間，所以選擇ISD1420，大小為20秒的語音芯片，因為ISD1110是10秒的語音芯片，而ISD4

11、004是可以錄入16分鐘的時間，對本次設計的要求來說不是時間不夠，就是資源浪費，所以采用了ISD1420，即符合設計要求也沒有太多的資源浪費，而且ISD1420是現(xiàn)在語音領(lǐng)域運用最廣泛的一個，所以本次設計中語音芯片選擇了它。第四，在語音播報時還要考慮到聲音的大小，因為播放出來就是要給人提供方便，彌補只用視覺單一解決問題的缺陷，所以考慮到人的聽覺所限，聲音不能太小。從語音芯片輸出的聲音大小不能直接改變，只有通過外圍電路來對其進行放大，所以在外圍電路添加了一個音頻功率放大電路，采用的是LM386。LM386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品，在此電路中應用LM38

12、6既能實現(xiàn)聲音放大，又簡單容易實現(xiàn)，價錢也不貴，所以就選擇了它進行音頻放大。第五，顯示技術(shù)是傳遞視覺信息的技術(shù)，所以也要注重顯示設備的選用。隨著信息社會的開展，顯示技術(shù)也越來越重要。在本次設計中可以用到的顯示也很多，比方數(shù)碼管顯示、液晶顯示等，但是液晶管顯示的壽命比擬短，價格高，顯示不夠直觀。而數(shù)碼管顯示器卻不一樣，它的壽命長、價格廉價、顯示很直觀清楚的諸多優(yōu)點，在各種應用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。所以在本次設計中選擇了74LS595驅(qū)動LED顯示環(huán)境溫度。3 系統(tǒng)電路的軟硬件設計以及各模塊原理介紹3.1 系統(tǒng)電路的硬件設計 系統(tǒng)電路的硬件電路圖如圖2所示： 圖2 系統(tǒng)電路圖由前面圖1的系統(tǒng)

13、框圖可以知道電路的設計大概就是分為5局部，即核心控制CPU、鍵盤、溫度采集、語音錄放以及顯示電路。以下將分別介紹各個模塊的工作原理，以及在整個電路種的接口的電路。1功能描述AT89S51是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器, 片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復編程快擦快寫程度存儲器, 能重復寫入/擦除1000 次, 數(shù)據(jù)保存時間為十年。它與MCS 251系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容, 不僅可完全代替MCS251 系列單片機, 而且能使系統(tǒng)具有許多MCS251 系列產(chǎn)品沒有的功能。AT89S51可構(gòu)成真正的單片機最小應用系統(tǒng),縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性, 降低了系統(tǒng)本錢。只要程序長度

14、小于4k, 四個I/O 口全部提供給用戶?？捎?V 電壓編程, 而且擦寫時間僅需10 毫秒, 僅為8751/ 87C51 的擦除時間的百分之一, 與875/87C51 的12V電壓擦寫相比, 不易損壞器件, 沒有兩種電源的要求, 改寫時不拔下芯片, 適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬2. 7V 6V , 全靜態(tài)工作, 工作頻率寬, 在0Hz 24MHz 內(nèi), 比8751/87C51 等51 系列的6MHz 12MHz 更具有靈活性, 系統(tǒng)能快能慢。AT89S51芯片提供三級程序存儲器加密, 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段, 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。另外, AT89S51 還具有MC

15、S251 系列單片機的所有優(yōu)點。1288 位內(nèi)部RAM,32 位雙向輸入輸出線, 兩個十六位定時計時器, 5個中斷源, 兩級中斷優(yōu)先級, 一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。2管腳功能AT89S51單片機為40引腳芯片如圖3所示。 圖3 AT89S51芯片引腳排列 這四十個引腳按照功能大體可以分為三類，如下所示：I/O口P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必

16、須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“

17、1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示：表1 P3口的特殊功能在單片機AT89S51的日常應用中很多時候都用到了P3口的第二功能，其功能強大，為設計人員提供了很大的方便，但是在本次設計中只是利用P3口為普通的I/

18、O口來使用，所以就不再贅述P3口的第二功能。 控制口線: RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器

19、在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。電源及時鐘:VCC、VSS、XTAL1、XT

20、AL23工作模式AT89S51 有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設置的, 當外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時, CPU 可根據(jù)工作情況適時地進入睡眠狀態(tài), 內(nèi)部RAM 和所有特殊的存放器值將保持不變。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。掉電模式是VCC電壓低于電源下限, 振蕩器停振, CPU 停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi)RAM和特殊功能存放器值保持不變, 直到掉電模式被終止。只有VCC電壓恢復到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后, 通過硬件復位掉電模式可被終止。此外，AT89S51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作

21、。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。在單片及應用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應用系統(tǒng)應該設有按鍵或鍵盤。例如復位用復位按鍵，功能轉(zhuǎn)換用功能鍵以及數(shù)據(jù)輸入用數(shù)字鍵盤等。單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路，以及專一的復位功能外，其他按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設置功能或輸入數(shù)據(jù)的。因此，這些開關(guān)不只是簡單的用于電平輸入。當所設的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機應用系統(tǒng)應完成該鍵所設的功能。因此，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相應的過程。對某些應用系統(tǒng)來說，鍵輸入程序是

22、整個鍵盤控制應用系統(tǒng)的核心。圖4就是單片機鍵掃描框圖：對于一組鍵，或一個鍵盤，總有一個接口電路與CPU相連。通過軟件了解鍵輸入信息，CPU可以采用中斷的方式或查詢方式了解有無按鍵按下并檢查是哪一個鍵按下，當有鍵按下時，執(zhí)行該鍵的功能程序。鍵輸入接口與軟件應可靠而快速的實現(xiàn)鍵信息輸入與鍵功能任務。為此，應解決下圖4 鍵盤掃描框圖列問題。鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入：目前，無論是按鍵或鍵盤都是機械觸點的合斷作用。由于機械觸點的彈性作用，在閉合及斷開瞬間均有抖動過程，會出現(xiàn)一系列負脈沖。抖動時間長短與開關(guān)的機械特性有關(guān)，一般為510ms。按鍵的穩(wěn)定閉合周期，有操作人員的按鍵動作所決定，一般為十分之幾秒至幾秒

23、的時間。為了保證CPU對鍵一次閉合，僅作一次鍵輸入處理，必須去抖動影響。通常去抖動影響的措施有軟件和硬件兩種。采用軟件去抖的方法是在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個510ms的延遲程序后在確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平那么確認為真正鍵按下的狀態(tài)，從而消除了抖動影響。選擇鍵盤檢測方法：對于計算機應用系統(tǒng)，鍵盤掃描只是CPU工作的一局部，鍵盤處理只是在有鍵按下是才有意義。對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。編制好鍵盤程序：一個完善的鍵盤控制程序應具備以下功能：a檢測有無按鍵按下。b有按鍵按下后，在無硬件去抖電路時，應有軟件延時方法去除抖動影響。C有可靠的邏輯處

24、理方法。如n鍵所定，即只處理一個鍵，其間任何按下又松開的鍵不產(chǎn)生影響；不管一次按鍵持續(xù)有多長時間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。另外，獨立式按鍵也經(jīng)常使用到。獨立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件機構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一個根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時，I/O口線浪費較大。故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵電路在本次畢業(yè)設計中我就采用這種方式。本次設計中采用的P1口作為I/O口，連接著單個按鍵開關(guān)，分別來控制錄音、放音、顯示報警溫度限以及增加報警溫度值和

25、減小報警溫度值等功能，電路中用了整個P1口，多出來的幾個按鍵是為了進行電路的擴展使用的，可以實現(xiàn)更多的功能。當然前提是在根本實現(xiàn)前面的溫度顯示和語音報溫的根底上才做擴展電路局部。 另外，在本畢業(yè)設計中沒有用到行列式鍵盤是因為沒有那么多的功能實現(xiàn)，而且行列式鍵盤會占用太多CPU的時間，所以在此不多做介紹。1概述要測量溫度必須進行溫度采集，而溫度采集的精度將直接關(guān)系到所測溫度的精度。在本次設計中采用了DS18B20來作為數(shù)據(jù)采集器，它的精度最少可以精確到0.0625，完全可以用來進行環(huán)境溫度的測量。DS18B20是美國DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器,可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號

26、供微處理器處理,而且可以在一條總線上掛接任意多個DS18B20芯片,構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)無需任何外加硬件。DS18B20 數(shù)字溫度傳感器可提供912 位溫度讀數(shù),讀取或?qū)懭隓S18B20 的信息僅需一根總線,總線本身可以向所有掛接的DS18B20 芯片提供電源,而不需額外的電源。由DS18B20 這一特點,非常適合于多點溫度檢測系統(tǒng),硬件結(jié)構(gòu)簡單,方便聯(lián)網(wǎng),在倉儲管理、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、氣象觀測、科學研究以及日常生活中被廣泛應用。溫度傳感器的特點如下:數(shù)據(jù)傳輸采用單總線(1 - Wire Bus) 結(jié)構(gòu),無需外圍其它元件能應用在分布式測量系統(tǒng)中溫度輸出為9bit12bit 可編程測溫范圍為- 5

27、5 + 125 ,在- 10 85 時精度為0. 5 輸出分辨率為12bit 時最大的轉(zhuǎn)換時間為750ms具有可編程的溫度報警功能具有可靠的CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗功能電源電壓范圍為3低功耗,無外部供電電源也能可靠工作2溫度傳感器的使用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20可以采用TO-92的封裝或8 腳SOIC 封裝。其引腳排列及含義如圖5所示： 圖5 DS18B20的TO-92封裝和SOIC封裝DS18B20 的供電方式有兩種： 一種是寄生電源；另一種為外電源供電，因為多個器件掛在總線上，為了識別不同的器件，在程序設計中一般有四個步驟：初始化命令、傳送ROM 命令；傳送RAM命令；數(shù)據(jù)交換命令。下

28、面就DS18B20 溫度傳感器件具體介紹其每一局部的時序。單總線上每一個器件的使用都是從初始化開始的, 初始化的時序是計算機先發(fā)出480-800us 的復位脈沖, 在15-60us后, 一個或多個單總線器件發(fā)出60-240us 的應答脈沖,其時序波形如圖6a所示。數(shù)據(jù)交換命令是用具體的讀/寫時序脈沖讀出單總線上器件所輸出的數(shù)據(jù),或者向單總線上器件寫入數(shù)據(jù)具體寫“1、寫“0和讀信號時序見圖圖6b、圖6c和圖6d。只要將復位、讀、寫的時序了解清楚，使用DS18B20, 就不會出現(xiàn)什么困難了。DS18B20 無論是初始化還是讀寫操作都有較為嚴格的時序要求。初始化主機需將總線拉低至少480s且等待DS

29、18B20 發(fā)回的存在脈沖。DS18B20 將在收到復位脈沖后1560s 后將總線拉低60240s 作為存在脈沖,故主機需等待1560s 讀取存在脈沖。讀寫時序分別包括“寫1“寫0時序和“讀1“讀0時序。所有讀寫時序必須經(jīng)過至少60s 且在各個讀寫時序之間要有1s 的恢復時間。 a初始化信號 b寫“1信號 c寫“0信號 d讀信號圖6 DS18B20的時序波形 如果計算機檢測到單總線上有器件存在, 就可以發(fā)出傳送ROM命令。具體的傳送ROM命令格式如表2 所示。表2 DS18B20的ROM命令傳送RAM 命令是當上述命令之一被成功執(zhí)行后，控制機發(fā)出的控制命令，它用來訪問被選中的器件的存儲和控制部

30、件，例如，啟動單總線溫度傳感器DS18B20 , 溫度轉(zhuǎn)換等命令。具體命令見表3。表3 DS18B20的存儲器命令控制命令3溫度傳感器的工作原理DS18B20 內(nèi)部包含四個主要的部件: 64位刻錄的二進制ROM 碼；溫度傳器；非易失性溫度報警觸發(fā)器；一個配置存放器。該器件可以從單總線上得到能量并儲存在內(nèi)部電容中,該能量是當信號線處于低電平期間消耗,在信號線為高電平時能量得到補充,這種供電方式稱為寄生電源供電。DS18B20也可以由3的外部電源供電。每一片DS18B20 都有64位長的惟一ROM碼。第一個八位為單總線器件識別碼(DS18B20為28h) ,接下來48 位是器件的惟一系列碼,最后八

31、位是前56 位的CRC校驗碼。CRC校驗碼按以下多項式計算:CRC = X8+X5+X4+1。DS18B20 內(nèi)有一個能直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的溫度傳感器,其分辨率9 ,10 ,11 ,12bit 并且可編程,通過設置內(nèi)部配置存放器來選擇溫度的轉(zhuǎn)換精度,出廠時默認設置12bit 。溫度的轉(zhuǎn)換精度有0. 5 、0. 25 、0. 125 、0. 0625 。溫度轉(zhuǎn)換后以16bit 格式存入便箋式RAM,可以用讀便箋式RAM命令(BEH) 通過1 - Wire 接口讀取溫度信息,數(shù)據(jù)傳輸時低位在前，高位在后。內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)格式如圖7。溫度/數(shù)字對應關(guān)系如表4所示分辨率為12bit時。 低字節(jié) 高字節(jié)圖7

32、內(nèi)部溫度數(shù)據(jù)格式表4 溫度/數(shù)字對應關(guān)系表 DS18B20 內(nèi)部存儲器均為八位,共有9 個便箋式RAM,以及3 個為E2PROM,用于長時間保存上下溫報警溫度設置值和配置存放器的值。用拷貝便箋式RAM命令寫E2PROM,當上電復位時E2PROM 的內(nèi)容傳送到便箋式RAM 中上下溫報警溫度存放器和配置存放器,圖8為DS18B20 的存儲器結(jié)構(gòu)。圖8 DS18B20的存儲結(jié)構(gòu)4溫度傳感器與單片機的接口在本次設計中，傳感器的DQ端連接單片機AT89S51的P1.0端。其測量溫度子程序的流程圖如圖9，根據(jù)流程圖以及DS18B20測量溫度所要用到的根本指令來編出所需要的程序。 初始化C51送復位脈沖C5

33、1送復位脈沖DS18B20送存在脈沖DS18B20送存在脈沖寫跳過ROM指令寫跳過ROM指令 寫讀溫度指令寫啟動溫度轉(zhuǎn)換指令讀取溫度延時C51送復位脈沖DQ 為高電平DS18B20送存在脈沖 N Y 圖9 測溫流程圖微處理器采集到溫度值之后，要進行相應的轉(zhuǎn)換，比方要把二進制轉(zhuǎn)換為十進制或者BCD碼，再找出各個字符所對應的ASCII碼，以便LED顯示，因為LED只能接收ASCII碼，而不能直接接收二進制或者其他任意格式的數(shù)據(jù)。1語音錄放集成塊的概述ISD1400系列語音芯片是美國ISD(Information Storage Device)公司的新型產(chǎn)品，圖10是其原理框圖。它包括時鐘振蕩器、1

34、28K可編程電擦除只讀存儲器EEPROM、低噪前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差分功率放大器等電路。ISD1400系列語音芯片采用直接存儲模擬信號，自動待機省電，可編程電擦除只讀存儲和總線技術(shù)。ISD1400是一種具有高保真、錄音數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于同單片機接口特點的新一代語音芯片。ISD1420是ISD1400系列中錄音時長為20s語音芯片。 圖10 ISD1420的原理框圖2語音芯片的特點ISD1420語音芯片具有以下特點：采用直接模擬量存儲技術(shù)DAST, 重顯優(yōu)質(zhì)原音零功率信息存儲，無需備用電池，存儲的信息可保存10年以上易于使用，無需編程，可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)

35、達10萬次以上 維持電流可分段存儲多段信息自帶時鐘源高抗干擾性能單1-2 標準電源供電可選擇DIP 或SOIC 封裝可直接驅(qū)動8-16歐的喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW。也可作鼓勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的1/4%，約為12mW 左右。采用總線技術(shù)，適于同單片機接口3語音集成塊的功能說明ISD1420錄音時間為20S，它最多可錄160個語音段，語音段最短時間可到達。其管腳排列圖如圖11所示，其管腳功能簡述如下：A0-A7地址輸入端，當A6.和A7不全為高電平時，A0-A7為分段錄音信息地址線，不同的地址對應不同的錄音片斷，A6和A7全為高電平時，A0-A5用于

36、選擇操作模式。 圖11 ISD1420的管腳排列MIC話筒輸入端，話筒輸入信號通過電容交流耦合至此引腳并傳給片上預放大器，片上自動增益控制AGC電路控制預放大器的增益在15-24dB之間。耦合電容值和該端內(nèi)阻10K決定語音信號通頻帶下限頻率。MICREF話筒參考輸人端，MICREF是預放大器的反相輸入端，配合外電路可使片上預放大器具有較高的噪聲抑制比和共模抑制比。ANA IN模擬信號輸人端，對于話筒輸入，ANA IN 引腳應通過外部電容與ANA OUT引腳連接，假設為外部輸人信號，那么要直接通過電容耦合到此端。耦合電容決定片上控制預放大器通頻帶的下限頻率。ANA OUT預放大器的輸出端，預放大

37、器的電壓增益取決于AGC電平，對于小信號輸入電平，其增益最大為24dB，對于強信號，增益較低。AGC自動增益控制端，AGC 動態(tài)地調(diào)整預放大器增益，使加至MIC輸入端的非失真信號的范圍擴展。內(nèi)阻抗5歐和外部電容決定AGC的響應時間，外部電容和外部電阻的RC時間常數(shù)決定AGC的釋放時間。SP+、SP-喇叭輸出端，該端可直接驅(qū)動16歐的喇叭。可采用雙端輸出驅(qū)動喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動喇叭，不過雙端輸出信號的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接100uf 的交流耦合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。XCLK外接時鐘輸入端，ISD1420具有內(nèi)部時鐘，一旦接人外部時鐘，內(nèi)部時鐘會自動失

38、去作用。如果不用外部時鐘該引腳應當接地，一般不推薦使用外部時鐘，除非要求時鐘信號特別精確。RECLED工作狀態(tài)指示端，在錄音或放音時該端輸出低電平，可驅(qū)動一個LED來指示狀態(tài)。在錄音過程中指示燈一直亮著，在放音結(jié)束時，指示燈閃爍一下。PLAYE邊沿觸發(fā)放音控制端，該端輸人一低脈沖，芯片即進入放音狀態(tài)，直至遇到信息結(jié)束標記EOM或到存儲空間的末尾時回放過程結(jié)束，電路自動進入準備狀態(tài)?；胤胚^程中PLAYE變化不會影響回放過程。PLAYL電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３郑酒M入放音狀態(tài)，放音過程持續(xù)到該端電平由低變高或遇到信息結(jié)束標記EOM，結(jié)束后電路進入準備狀態(tài)。REC錄音觸發(fā)端，R

39、EC 一旦變?yōu)榈碗娖剑酒瓦M入錄音狀態(tài)，REC的權(quán)限優(yōu)先于PLAYE和PLAYL，在放音期間假設遇REC 接低電平時，放音就會立即停止并轉(zhuǎn)入錄音狀態(tài)開始錄音。錄音期間REC 應始終保持低電平，REC變高或存儲空間變滿時錄音過程結(jié)束，這時在錄音截止的地方會記錄一個信息結(jié)束標記EOM。VCCD、VCCA數(shù)字電源正端和模擬電源正端，為了減小片內(nèi)噪聲，芯片中模擬電路和數(shù)字電路在內(nèi)部是分開的，應用時兩個電源引腳應離電源盡可能的近，而且電源的去耦電容應離引腳越近越好。VSSD、VSSA數(shù)字地和模擬地。4分段錄音的實現(xiàn)分段錄音時，ISD1420的A0-A7用作地址輸入線，A6、A7不可同時為高電平，所以地

40、址范圍為00H-9FH，即為十進制碼0-159 共160個數(shù)值。這說明ISD1420的EEPROM模擬存儲器最多可被劃分為160個存儲單元，也就是說ISD1420最多可存儲160個語音段，語音段的最小時間長度為。不同分段的選擇是通過對A0-A7端接不同的上下電平來實現(xiàn)。ISD1420分段錄音可以通過硬件撥碼開關(guān)來實現(xiàn)也可以通過軟件編程來實現(xiàn)。圖12為硬件實現(xiàn)錄音的電路圖。其中R6、C5是內(nèi)部AGC電路的外接RC電路，它們決 圖12 ISD1420分段錄音硬件實現(xiàn)電路圖定AGC的響應時間和釋放時間，C1的作用是防止高頻干擾，S2、S3、S4分別是控制錄音和放音按鍵，當按下S2時開始錄音，S3、S

41、4為兩種方式的放音按鍵，當按一下S3時開始放音，是下降沿觸發(fā)的，而S4為電平控制的，必須一直按著此鍵直至放音結(jié)束。LED和限流電阻R2組成錄放音指示電路，當錄音結(jié)束、錄音超出時限存儲器溢出或放音結(jié)束時，ISD1420的25腳呈高電平，LED熄滅。對ISD1420進行分段錄音之前要先語音信息與分段地址的對照表，如表5所示。然后檢查電路連接、接線和電源情況。并通過對照表來設置8位雙置開關(guān)選擇要錄音的地址，最后按下錄音鍵直至錄音結(jié)束，松開錄音鍵，重復此操作就可以將自己需要錄入的內(nèi)容全部錄入到芯片中。另外，A0和A1都需要接地，因為我們要確保分段間隔不小于0.5S，所以至少要四段，否那么錄音的信息可能

42、會重疊，導致放音時達不到自己的要求。表5 硬件電路實現(xiàn)分段錄音的語音信息與地址對照表語 音 信 息分段地址A7A6A5A4A3A2A1A0000H 0 0 0 0 0 0 0 0108H 0 0 0 0 1 0 0 0210H0 0 0 1 0 0 00318H0 0 0 1 10 00420H0 0 1 0 0 0 00528H0 0 1 0 1 0 00630H0 01 1 0 0 00738H0 01 1 1 0 00840H0 1 0 00 0 0 0948H0 1 0 0 1 0 00百50H0 1 0 1 0 0 00十58H0 1 0 1 1 0 00點60H0 1 1 0 0

43、0 00負68H0 1 1 0 1 0 00攝氏度70H0 1 1 1 0 0 0 0現(xiàn)在溫度是80H1 0 0 0 0 0 0 0同樣，分段錄音也可以通過軟件來實現(xiàn)見附錄3系統(tǒng)電路圖，其中P0口連接ISD1420的地址端，其中A0、A1接地，A2A7分別連接P0.0P0.5，A0、A1接地的原因如上所述。P0.6連接PL端，P0.7連接REC端。同時，要注意P0口做I/O口時要接上拉電阻，本實驗中利用的是9個端口的排阻，其中1管腳為公共端，接電源，阻值為1K。其ISD1420外圍一些電阻電容的作用與硬件實現(xiàn)中的作用是一樣的，在次不在贅述。由于ISD1420錄音時間為20S，所以本次的時間安排

44、如下下：單字時間為1S,共用了14S，“現(xiàn)在溫度是安排了4S，“攝氏度安排了2S，這樣，正好利用完20S的時間。具體語音信息與控制碼的具體對照表見表6。表6 通過編程實現(xiàn)分段錄音的語音分段與控制碼語 音 信 息控制 碼REC PL A7 A6 A5P0.2 A4 P0.1 A3 A3040H 0 1 0 0 0 0 0 0142H 0 1 0 0 0 0 1 0244H0 1 0 0 0 1 00346H0 1 0 0 0 1 10448H0 1 0 0 1 0 0054AH0 1 0 0 1 0 1064CH0 10 0 1 1 0074EH0 100 1 1 1 0850H0 1 0 10

45、 0 0 0952H0 1 0 1 0 0 10百54H0 1 0 1 0 1 00十56H0 1 0 1 0 1 10點58H0 1 0 1 1 0 00負5AH0 1 0 1 1 0 10攝氏度5CH0 1 0 1 1 1 0 0現(xiàn)在溫度是60H0 1 1 0 0 0 0 05放音的實現(xiàn) 放音在純硬件電路中是通過放音控制鍵來實現(xiàn)的，主要是圖12中的S3、S4，即邊沿觸發(fā)的和電平觸發(fā)的。在我的畢業(yè)設計中，我采用的是通過軟件來實現(xiàn)錄放音的，所以在錄音完畢后，通過讀取采集到的溫度值來報溫。根據(jù)表6可以看出放音尋址時要將P0.6端置0，P0.7置1，其余的不變，但是考慮到尋址與放音控制之間的競爭冒

46、險，所要先尋址，尋址時可以對P0.6置1，尋址后再對P0.6置0，同時要注意到，假設用PLAYL端控制的話一定要注意延時，因為PLAYL是低電平控制的。 由于語音芯片輸出端的信號比擬小，為了讓人能夠聽見，所以電路中加了一功率放大電路來對這個音頻小信號進行放大。這個音頻放大器選用的是LM386,具體介紹如下：1概述LM386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅

47、為24mW,使得LM386特別適用于電池供電的場合。主要特性如下： 靜態(tài)功耗低，約為4mA,可用于電池供電。 工作電壓范圍寬，4-12V或者5-18V。 外圍元件少。 增益可調(diào)，20-200。 低失真度。 2典型應用電路LM386是專為的損耗電源所設計的功率放大器。它的內(nèi)建增益為20，透過1腳和8腳位間電容的搭配，增益最高可達200。LM386可使用電池為供給電源，輸入電壓范圍可由4V12V，無作動時盡消耗4mA電流，且失真低。LM386的接腳圖及內(nèi)部方塊圖如圖13和圖14所示。 圖13 LM386引腳圖 圖14 LM386內(nèi)部方塊圖在本次設計中采用的是內(nèi)部增益20，也就是1和8腳之間沒有任何

48、電容匹配。具體電路連接如圖15：圖15 LM386的常用電路圖中假設將一10uf的電容連接在1腳和8腳之間就可以將增益調(diào)至200，R13滑動變阻器是用來調(diào)節(jié)揚聲器聲音大小的。在本次畢業(yè)設計中，DS18B20的精度沒有進行重新設置，就是利用出廠設置的12位，精度為0.0625，由于測量的是環(huán)境溫度，沒有必要精確到小數(shù)后第四位，所以在程序中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時我將其按照四舍五入的方法精確至0.1。74LS595的引腳圖74LS595是串入并出的移位存放器。 3.2 系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)整體的流程圖見附錄4。其中各個小局部的流程圖沒有在整體流程圖中給出，因為在前面已經(jīng)提到了。 由于整個設計是以設計程序為重點，

49、所以程序的設計是整個設計中最重要的一局部。在整個語音溫度計的設計中是以正確采集溫度為前提的，因為如果溫度采集就不正確，那么即使后續(xù)電路如顯示和報溫電路均正確，最后的結(jié)果仍然不能到達我們所要的目標，也就是不能正確的對環(huán)境溫度進行顯示和報溫，所以關(guān)于DS18B20的溫度采集也是非常重要的。由于以前沒有接觸過溫度傳感器DS18B20，所以這次畢業(yè)設計中首先搜集了關(guān)于它的很多資料，然后自己一點一點的學習，其中最主要的就是DS18B20的時序要求，無論是初始化還是讀寫都有特別嚴格的時序要求，所以只要掌握了DS18B20嚴格的時序要求，對環(huán)境溫度進行正確地采集就將不成問題。接下來就是數(shù)碼顯示這一局部程序，

50、同樣，對于數(shù)碼來說有經(jīng)常用的程序。 最后是語音錄放模塊的程序，對于語音錄放，相比照擬容易實現(xiàn)，根本步驟就是：附地址值、控制錄放音控制鍵、延時，只要把我好時間的安排就會順利實現(xiàn)錄放音。同時要注意他們之間會出現(xiàn)的競爭冒險。把握好這幾點后再實現(xiàn)錄放音就不會出現(xiàn)錯誤了。 這幾個重要局部的程序?qū)懲暌院缶涂梢蕴幚硪恍┬〕绦蛄耍确匠繄缶植?，因為是T1口連接的蜂鳴器，所以當溫度超過所設定的溫度限時就要報警，也就是對T1口置低，因為一般情況下T1口為高電平，而且蜂鳴器的另外一端接的是電源端，所以要對它置低才能夠驅(qū)動它工作。對T1口置低后要有一定的延時，否那么現(xiàn)象可能不明顯。還有就是設定溫度報警限，其程序書

51、寫與數(shù)碼管顯示局部沒什么不同，關(guān)鍵是把所設定的報警溫度限存放在固定的存放器或者RAM里，以便對它修改時能夠及時調(diào)出，而它的值又不會被其它程序改變。 把各個模塊的子程序?qū)懲暌院缶涂梢哉碚麄€程序了，要注意合理安排順序，否那么會出現(xiàn)意想不到的現(xiàn)象。至此，整個軟件設計局部根本完成。要先將程序經(jīng)過軟件編譯，確定其沒有語法錯誤后，再進行程序的燒錄，如果可以進行硬件仿真就可以防止屢次燒寫程序的麻煩.在仿真結(jié)果正確后再把編譯所生成的后綴為.HEX文件燒錄到單片機芯片中。4 調(diào)試仿真驗證及效果分析首先檢查程序編寫語法及結(jié)構(gòu)方面根本正確后，本次設計中使用的是WAVE編輯工具進行編譯、仿真。在剛開始仿真時，曾出現(xiàn)

52、標號方面以及傳輸立即數(shù)時會忘記加“等錯誤，經(jīng)檢查后很快解決了這一問題。在本次畢業(yè)設計中，用到的溫度傳感器DS18B20，由于在軟件中沒有方法采集到溫度，所以是通過對存放器直接賦值，然后來檢測數(shù)碼顯示口也就是單片機P0口的值， 通過這樣的方法來檢測數(shù)碼顯示局部的程序正確與否，同時也是通過同樣的方法來檢測二進制轉(zhuǎn)換程序的正確與否。同時也可以通過對P1口賦值來仿真鍵盤掃描這局部程序。利用上述方法檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個子程序均可以實現(xiàn)所想要到達的目的。但是仍然需要進行硬件仿真或者進行程序燒錄來檢測軟硬結(jié)合是否能實現(xiàn)本設計的目的。在本次畢業(yè)設計過程中，由于趙老師提供了硬件仿真的工具，使得本次設計中硬件仿真變的

53、就比擬簡單，因為有了硬件仿真工具就可以隨時修改程序，通過一步一步的調(diào)試來到達最后的目的，同時尤其學會了分部調(diào)試的思想，這就使得當遇到問題時不會覺得無從下手，不會覺得那么迷茫，使調(diào)試變得比擬有條理。 在檢查完硬件電路沒有短路、斷路的情況下，接通電源，并且測試各個集成片的電源電壓是否符合要求，以及單片機晶振是否起振，只有晶振正常起振單片機才能工作，通過檢測，上述情況均正常。 5 工程設計5.1 使用Protel99設計原理圖1使用Protel進行電路板設計的第一步便是設計原理圖，原理圖決定了整個電路的根本功能，也是接下來生成網(wǎng)絡表和設計印刷電路板的根底。具體流程圖如圖16所示： 圖16 制作原理圖

54、的流程圖 在Protel 99的初始界面下新建一個設計庫，該數(shù)據(jù)庫用來管理工程。 File-New-改文件名改保存路徑OK 進入設計庫文件中的文件夾Document。 在Document 文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。File-New-Schematic Document-Ok-改文件名File-New-PCB Document-Ok-改文件名 翻開原理圖文件。 添加原理圖文件庫。Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫Add-Ok 放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡標號等元器件。Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫Add-Ok

55、從零件庫中調(diào)出元件 Place-part 對原圖元件進行布局，布線，構(gòu)成一個完整的原理圖。 Place-part 編輯和調(diào)整。然后進行輸出存檔。右鍵Properies.Designation-Part-Footrint Save 打印或建立報表。2用PCB系統(tǒng)設計PCB板分以下7個步驟： 有關(guān)參數(shù)的設置。這一步主要設定自動布參數(shù)、自動布線參數(shù)、板面參數(shù)等。 PCB板尺寸設計。在禁止布線層上，沿設計的PCB邊畫邊框線，即指定自動布局的范圍。這一步為自動布局打根底。同時，在上層板面即元器件面沿禁止布線層的邊框圖線放置銅線，這是PCB板最后成型所必須的。 布局 布局就是根據(jù)原理圖上元器件之間的連接關(guān)

56、系，并考慮電磁兼容性以及元器件的安裝空間和散熱等，總是將元器件放置在PCB電路板上適當?shù)奈恢谩２季值暮脡闹苯佑绊慞CB板的電氣性能和布局的功能，是PCB板設計過程中最費時、最繁瑣的。布局工作需要耐心、細致。盡管系統(tǒng)提供了自動布局的功能，但是一般而言都需要手工調(diào)整。手工布局，首先載入SCH生成的網(wǎng)絡表，通過手工移動元器件PCB板上的排列位置實現(xiàn)布局。移動元器件是最好翻開網(wǎng)絡連接顯示，這樣就能觀察到相鄰元器件連線的疏 密。自動布局，PCB系統(tǒng)環(huán)境提供自動布局功能完成元器件放置，但在細節(jié)處最好使用手工調(diào)整。布局時要求相互間連線多的元器件應該就近放置；相互間可能造成干擾的元器件應遠離：功率器件應考慮散

57、熱空間。 自動布線。布線就是在元器件引腳之間放置覆銅連線的過程，這一過程可以通過手工完成，也可以自動進行。但是Protel99的PCB系統(tǒng)提供了強大的自動布線功能，建議使用該功能自動布線。在進行自動布線之前，設計人員必須先設計好布線參數(shù)，定義布線規(guī)那么。如果不適當，可能會導致自動布線失敗，即布線的成功率不高，所以這一 步要特別注意 啟動設計規(guī)那么檢查DRC，這一步利用PCB提供的DRC功能對完成布線的PCB板進行檢查，這一步由軟件自動完成。檢查的結(jié)果輸出在報告文件*.rep中，PCB軟件將出錯處在PCB圖上顯示出來，為檢查、修改提供方便。 板面字符調(diào)整。為了使設計的PCB板美觀，并且安裝焊接元

58、器件方便，應將元器件的名稱。設計值的字符參數(shù)移至元器件框外。大小適宜且字符不想重疊。 將經(jīng)過DRC檢查無誤，且版面字符調(diào)整好的PCB設計圖存盤、輸出、制版。 印刷板電路設計完成以后，整個電路板的設計工程就根本完成。存檔以便進行后期的修改及完善。 整個PCB的制作過程可以用圖17所示的流程來表示。圖17 制作PCB板的流程5.2 PCB的制作本電路中用到了一個單片機芯片AT89C51，一個溫度傳感器，一個語音芯片，一個音頻功放，必用的麥克風和喇叭，還有幾個開關(guān)以及電阻電容組成的外圍電路。在確定電路的可行性之后就可以開始布線了。Protel是一個很好用的電子制作工具。在畫原理圖的過程中，原理圖中的

59、元件庫中可能找不到自己要找的元件，如溫度傳感器等，所以要自己畫元件。在畫原理圖后，選擇將元件自動編號，然后根據(jù)需要更改局部元件的編號。在定好元件編號后，使用TOOLS中的ERC進行檢查，它會提示是否有編號相同的元件等錯誤。在ERC檢查無誤后，便可以開始封裝了。同樣，局部元件的封裝在PCB庫中找不到或者是有出入，如按鍵開關(guān)，液晶顯示在PCB庫中找不到，所以需要自己根據(jù)元件的實際大小和相應的原理圖中引腳編號，做出正確的封裝。另外，滑動變阻器以及三極管在原理圖中的引腳編號和PCB庫中的引腳編號有點出入可在原理圖中雙擊元件，選上HIDDEN PINS，那么可以觀察到元件的引腳編號，可以在PCB庫中將該

60、元件的引腳標號改成與原理圖相對應的標號。在封裝好全部元件后，可以生成一個元器件報表bill of material，在報表中可以清楚的看到各元件的標號和封裝代號，在進一步檢查完畢后就開始建立網(wǎng)絡表。在禁止布線層中畫一個邊框和電路板大小一樣的矩形，然后開始導入網(wǎng)絡表，在導入網(wǎng)絡表沒有錯誤后，便開始正式布局了。根據(jù)原理圖的走線，將器件分別拉如框中，放到適宜的位置。在本設計中，由于用到了晶振，所以要注意晶振以及瓷片電容的布線方法，要盡量挨近芯片AT89C51以減小分部電容，保證其振蕩的穩(wěn)定性，使更容易起振，同時由于給單片機提供系統(tǒng)時鐘的晶振3mm5mm51mm，所以在布局時可以采用疊加的方式，將晶振