數(shù)字式智能語(yǔ)音溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、-II-I-河南大學(xué)物理與電子學(xué)院開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室單片機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字式智能語(yǔ)音溫度計(jì)設(shè)計(jì)人：開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室入室人員TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 0前言1 HYPERLINK l bookmark12 1系統(tǒng)組成與功能11.1系統(tǒng)組成1STC89C52單片機(jī)174LS138譯碼器芯片2DS18B20測(cè)溫傳感器31.1.4四位一體七段數(shù)碼管31.1.5WT588D語(yǔ)音芯片41.2系統(tǒng)功能62系統(tǒng)原理52.1系統(tǒng)仿真圖62.2實(shí)物照片6 HYPERLINK l bookmark16 3程序流程圖74具體程序代碼8 HYPERLINK l bookmark32 5結(jié)論

2、11 HYPERLINK l bookmark34 6擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)心得12參考文獻(xiàn)13河南大學(xué)物理與電子學(xué)院開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室單片機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告- -數(shù)字式智能語(yǔ)音溫度計(jì)0前言LED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫(huà)常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成

3、，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過(guò)30mA。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。在本學(xué)期的單片機(jī)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，我們兩人一組共同討論并設(shè)計(jì)出了一種基于單片機(jī)控制的LED數(shù)碼智能語(yǔ)音溫度計(jì)，并最終在老師指導(dǎo)下完成了實(shí)際的成品,調(diào)試后能實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。同時(shí)我們?cè)趯?shí)現(xiàn)其基本功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定程度的功能擴(kuò)展。1系統(tǒng)組成與功能11系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要有STC89C52單片機(jī)、按鍵、74LS138譯碼

4、器芯片、DS18B20測(cè)溫EEPROM,MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。傳感器、四位一體七段數(shù)碼管、WT588D語(yǔ)音芯片等元件組成。1.1.1STC89C52單片機(jī)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)

5、器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBT2JPl.OnwpLiPt.2PL3P【,4Pl.5PL6PL7RSTRXiHPM川TXDPSiINTO/P3.2INTI/P3.3T0T3,4run5WR;P3.ftRD/P3.7XTALJXTAL1VSoI-3456789OI23456-78QIIIIItI1I17匸sAuaBRHRRDnJBX呂呂二Rnn二Nwpm弓.訃9X7-65433109876S-4

6、-TS-2I433333333332一T-2247-2VCCPt).1/AD3PQWM工P03/AD3PQ.4；AL4PO.5/AD5PO.6/AD6TO.7/AD7tAALE：PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2用陽(yáng)3P2A/A12P2.3/A11P2;2M箝P2.1M9P2.O-AS團(tuán)11STC89C52RC單片機(jī)引腳團(tuán)其引腳圖如圖11所示。1.1.274LS138譯碼器芯片74LS138為3線-8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下：1.當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/E2）和/（E3）為低電平時(shí)，可將地址端

7、（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時(shí)，則Y6輸出端輸出低電平信號(hào)。2利用E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。(PDIP,SOIC)TOPVIEWVCCYO(YO)Y1(YT)Y2(Y2)Y3(Y3)4(Y4)|Y5(Y5)Y6(Y6)若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。A0A1A2ETE2EZ(Y7)Y7(a)圖12(a)74LS138引腳圖(b)74LS138實(shí)物圖1.1.3DS18B20測(cè)溫傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用

8、于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877,LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測(cè)溫。測(cè)量結(jié)果將被

9、放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫(xiě)TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過(guò)緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始。DALLAS18B20123T32DSI1B2O)3.3VDS1SB20DQ圖13DS18B20實(shí)物及簡(jiǎn)易使用接線圖1.1.4四位一體七段數(shù)碼管本設(shè)計(jì)用到四位一體七段數(shù)碼管1個(gè)，其原理與單個(gè)的數(shù)碼管顯示原理相同。四位一體的數(shù)碼管共12

10、個(gè)引腳。A-dp八個(gè)引腳對(duì)應(yīng)八根數(shù)據(jù)線，控制顯示的字形。DIG1-DIG2四個(gè)引腳為公共端，控制當(dāng)前顯示字形的位別，為掃描法顯示提供了方便，有效減少了數(shù)碼管占用的單片機(jī)引腳數(shù)。上圖為共陰四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。引腳排列依然是從左下角的第一只管腳開(kāi)始，以逆時(shí)針?lè)较蛞来螢?-12腳，數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳參見(jiàn)圖14。CDFGDPABC-DEF3FABCDF右芹AB0F3P111T12勺輕TPIG.1Die.2TDG2TDIQ41174211d53(a)HHH0LL-5461AS四位七段共陰I.ED數(shù)碼管實(shí)物圖型一g）數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)颶引腳團(tuán)1.1.5WT588D語(yǔ)音芯片WT588D芯片封裝有DIP18

11、、SOP20和LQFP32形式；根據(jù)外掛或者內(nèi)置SPI-Flash的不同，播放時(shí)長(zhǎng)也不同，支持2M32Mbit的SPI-Flash存儲(chǔ)器；內(nèi)嵌DSP高速音頻處理器，處理速度快；-內(nèi)置13Bit/DA轉(zhuǎn)換器，以及12Bit/PWM輸出，音質(zhì)好；PWM輸出可直接推勱0.5W/8Q揚(yáng)聲器，推挽電流充沛；-支持DAC/PWM兩種輸出方式；支持加載WAV音頻格式；支持MP3控制模式、挄鍵控制模式、3x8挄鍵組合控制模式、開(kāi)口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式；三線串口控制模式切換到三線串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式只需發(fā)送數(shù)據(jù)就可以迚行切換。切換后仍可把切換前

12、的最后一工作狀態(tài)帶迚切換后的模式工作；仸意設(shè)定顯示詫音播放狀態(tài)信號(hào)的BUSY輸出方式；抗干擾性強(qiáng)，可應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域；15種挄鍵控制模式，仸意一個(gè)挄鍵可設(shè)定仸意一種控制模式；配套WT588DVoiceChip上位機(jī)軟件，接口簡(jiǎn)單，使用方便。能極大限度的發(fā)揮出WT588D詫音單片機(jī)的各項(xiàng)功能；?YDDUSGCOOO1O2O315VBVPPPPPlfiniinq下圖為WT588D16PIN引腳圖及實(shí)物圖：/RESETDACPWM+PWM-P14P13P16石NDWTWJ6P圖15WT588D(16PIN)引腳圖及實(shí)物圖1.2系統(tǒng)功能本設(shè)計(jì)的主要功能是用單片機(jī)來(lái)控制DS18B20測(cè)溫及驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管

13、顯示溫度，用戶可以通過(guò)修改程序的延時(shí)函數(shù)來(lái)改變測(cè)溫頻率。擴(kuò)展后的系統(tǒng)增加了語(yǔ)音模塊，通過(guò)事先編譯的語(yǔ)音文件來(lái)實(shí)現(xiàn)智能的語(yǔ)音報(bào)告溫度和高低溫提醒功能。同時(shí)，我們進(jìn)一步優(yōu)化了程序，將報(bào)溫過(guò)程中的LED數(shù)碼管設(shè)置成跟隨語(yǔ)音的同步閃爍，增加了這個(gè)產(chǎn)品的人性化。2系統(tǒng)原理本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要原理是用DS18B20測(cè)溫單元和用單片機(jī)控制WT588D語(yǔ)音模塊、數(shù)碼管顯示模塊(由74LS138譯碼器驅(qū)動(dòng))來(lái)工作。其中WT588D語(yǔ)音模塊集成了語(yǔ)音的存儲(chǔ)、編譯和輸入、輸出功能。當(dāng)18B20測(cè)出實(shí)時(shí)溫度后，單片機(jī)將采集到的相應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并由38譯碼器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示溫度，接下來(lái)單片機(jī)通過(guò)I/O把程序轉(zhuǎn)換后的相應(yīng)數(shù)

14、據(jù)分別傳送到對(duì)應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)各模塊的控制功能。2.1系統(tǒng)仿真圖基本的仿真圖具體見(jiàn)圖21所示。2R戀曲GMDERgtkr1XTAL1KTA12RETJ-.EizALEEhP1UP1.1P12P13P1.+P1SPUGP1.7PDHAraPD.VAD1PDZh.DZPD3.hi3PD.+/AD+PDSh.LiSPD.Gh.mP口Mf?pin.fGPN.if陽(yáng)PZAfpzaH.nPZ.4/AEpzsAtaPZ.aAUPZ.Ti.h-EpnAMipl.lfMP3nntpaTKTTpn+nnP3iT1Pl.TiTOT:ES3T3533+S32ERSETDACB15PWM-POOPUPD?FC9創(chuàng)0PIS

15、圖21基本系統(tǒng)仿真圖（WT588D不能仿真）2.2實(shí)物照片具體的實(shí)物照片如圖23所示。圖23實(shí)物照片3程序流程圖4程序源代碼(主要部分)/*A*A*J*J*J*J*A*A*A*A*J*J*J*J*J*A*A*A*A*J*J*/XTJ*A*A*A*A*AAJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A/XT*J*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*J*/XT*A*A*A*A*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*4*4*/floatrea

16、d_temp()/18B20總線復(fù)位/發(fā)skipROM命令/發(fā)讀命令/溫度低8位/溫度高8位/發(fā)skipROM命令/發(fā)轉(zhuǎn)換命令ow_reset();write_byte(OxCC);write_byte(OxBE);temp_dataO=read_byte();temp_datal=read_byte();ow_reset();write_byte(OxCC);write_byte(0 x44);/JJ*A*A*A*A*AAJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*/XT*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A

17、*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*4*4*/TemVoice()for(h=0;h200;h+)scan();TEST_Busy();Send_threelines(13);TEST_Busy();/現(xiàn)在溫度是for(h=0;h50;h+)reade(3);if(display3=0 x0B)Send_threelines(16);TEST_Busy();/讀負(fù)判斷for(h=0;h50;h+)reade(2);/程序太長(zhǎng)不宜寫(xiě)在報(bào)告中，完整程序請(qǐng)if(display2!=0 x0A&display2!=l)/聯(lián)系QQ154401855(或154401856)下載Send_t

18、hreelines(display2);TEST_Busy();Send_threelines(10);TEST_Busy();/讀第3位如果非零且非一讀幾十if(display2=1)Send_threelines(10);TEST_Busy();/第三位是一則讀十for(h=0;h50;h+)reade(1);if(display2!=0 x0A&display1!=0|display2=0 x0A)Send_threelines(display1);TEST_Busy();/讀第2位for(h=0;h50;h+)TemCode二dis_710;LEDdot二1;TemScan二scan_

19、con1;delay(90);TemScan=0 xff;Send_threelines(14);TEST_Busy();/讀小數(shù)點(diǎn)for(h=0;h50;h+)reade(0);Send_threelines(display0);TEST_Busy();/讀第1位Send_threelines(11);TEST_Busy();/攝氏度delay(300000);/適當(dāng)延時(shí)以便于提醒if(display3=0 x0B|display2=0 x0A|(display2=1&display1=0)Send_threelines(17);TEST_Busy();/低溫提醒負(fù)或者019度if(disp

20、lay3=0 x0A&(display2=2&display1=0)Send_threelines(18);TEST_Busy();/提醒2029度辻(display3=0 x0A&display2=3&display2*J*/XT;主函數(shù)*A*A*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*4*4*/main()uniti=0;TemCode=0 xFF;/初始化端口TemScan=Oxff;for(h=0;h4;h+)displayh=0 x0B;/開(kāi)始顯示ow_reset();/開(kāi)機(jī)先轉(zhuǎn)換一次write_byte(OxCC);/SkipROMwrite_byte(

21、0 x44);/發(fā)轉(zhuǎn)換命令for(h=0;h500;h+)chark;for(k=0;k4;k+)TemCode二dis_7displayk;LEDdot二l;TemScan二scan_conk;delay(90);TemScan=0 xff;/顯示小數(shù)點(diǎn)for(t=0;t*J*J*J*J*J*/XT;程序結(jié)束*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*/5結(jié)論通過(guò)本學(xué)期單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與動(dòng)手制作，本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)的預(yù)定功能，但在此基礎(chǔ)上還可以根據(jù)不同的需求做相應(yīng)的擴(kuò)展，比如可以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的通信，無(wú)線遙控溫度的報(bào)告及測(cè)溫頻率的大小

22、等。實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們查閱了很多相關(guān)資料和各種所需原件的技術(shù)參數(shù)，學(xué)到了大量在教材中所不能得到的知識(shí)，對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)工作帶來(lái)了很大幫助。由于個(gè)人的知識(shí)及時(shí)間有限，設(shè)計(jì)本身不足之處可能未完全顧及，比如硬件焊接的工藝不夠美觀、程序優(yōu)化不夠精簡(jiǎn)等，還有待進(jìn)一步改進(jìn)。但總體來(lái)說(shuō)，本組焊接和程序的優(yōu)化都做的差強(qiáng)人意。特別是程序的注釋條理清晰，可為修改和以后同學(xué)的借鑒節(jié)省大量時(shí)間。由此可見(jiàn)，一個(gè)良好的編程習(xí)慣對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重要性是不言而喻的。6擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)思路及心得18B20測(cè)溫基本程序老師已提供，本制作主要擴(kuò)展了語(yǔ)音存儲(chǔ)及播放提醒功能。擴(kuò)展部分主要使用了WT588D語(yǔ)音芯片，電路主要由魏浩洋同學(xué)制作，不再贅述。由于本人編程能力有限，相關(guān)程序編寫(xiě)方面，頗費(fèi)周折，也因此獲得了更多的寶貴經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，現(xiàn)總結(jié)如下：1、WT588D芯片采用了三線串口下載模式，具體使用過(guò)程中，我們查閱了相關(guān)資料和技術(shù)參數(shù)，最終完成了其與單片機(jī)的連接，并順利讓單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制。編譯語(yǔ)音時(shí)應(yīng)注意碼率的控制，太大無(wú)法識(shí)別。在制作提醒語(yǔ)音時(shí)，我們使用了SmartRead軟件進(jìn)TTS轉(zhuǎn)換，避免了語(yǔ)音的人為朗讀差異；2、通過(guò)修改相關(guān)參數(shù)，我們對(duì)18B20采集的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換并最終顯示在LED數(shù)碼管上。然后通過(guò)程序?qū)ふ绎@示數(shù)字對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音存放地址行朗讀提醒。實(shí)際制作過(guò)程中并不清楚各種數(shù)據(jù)的進(jìn)制是否還需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以對(duì)