沈阳理工大学学士学位论文
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。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。温度显示稳定，且温度测量误差≤±1℃，温度值小数部分保留两位有效数字。增加了手动实时播报时间温度功能。LCD采用的是RT1602，它具有功耗低、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，应用越来越广泛。整个设计其外围电路相对比较简单，实现容易。在本论文中附带了软件实现的流程图以及部分子程序以及各种硬件电路图。
关键词：DS18B20；液晶显示；语音播报；声光报警
Abstract
This system is a design of the speech thermometer according to the microprocessor AT89C51,which is used to measure the environment temperature, The whole design system is divided into 5 parts: A microprocessor control, temperature sensor，the LCD display, the speech report and the keyboard control circuit, at the same time.The whole design take AT89C51 as the core, choose to single bus digital temperature sensor DS18B20, DS1302 serial clock chip, RT1602 LCD monitor realization, LCD display the current date, time, weeks and temperature. When measuring temperature over set temperature fluctuation limit, start with light alarm buzzer. Temperature display stability, and temperature measurement error acuities 1℃, plus or minus temperature the decimal part retained two significant digits. Increased manual real-time broadcast time temperature function. The LCD I choose is RT1602, its power consume is low, it has many advantages , for example, the volume is small, the contents is abundant, super thin and agile etc, and its application is becoming more and more extensive. The whole design lies in its outer circuit is much more simple, and it can carry out more easily. In my thesis, there are flow chart and parts of subprogram and various hardware circuit diagrams.
Keyword：DS18B20;LCD;speech function;sounding and light alarm
目录
1引言 (1)
2方案论证 (3)
2.1电源模块 (3)
2.2 温度传感器模块 (3)
2.3 显示模块 (4)
2.4 键盘控制模块 (5)
2.5 语音播报模块 (5)
3设计原理 (6)
3.1单片机模块 (6)
3.1.1单片机介绍 (6)
3.1.2 单片机外围电路设计 (8)
3.1.3AT89C51复位电路 (9)
3.1.4AT89C51时钟电路 (10)
3.2温度传感器模块 (11)
3.2.1DS18B20的测温原理 (11)
3.2.2 DS18B20与AT89C51的接口电路设计 (12)
3.3键盘控制模块 (13)
3.4 报警模块 (14)
3.5 液晶显示模块 (15)
3.6 语音播报模块 (16)
3.6.1ISD1420语音芯片录放音电路设计 (18)
3.6.2ISD1420与AT89C51接口电路设计 (20)
4 软件部分 (21)
4.1开发工具介绍 (21)
4.2 系统的主程序设计 (21)
4.2.1键盘扫描子程序 (22)
4.2.2 测量温度子程序设计 (23)
4.2.3 报警子程序 (25)
4.2.4 实现时钟功能的程序设计 (25)
4.2.6语音播放子程序 (27)
5 仿真结果数据分析 (28)
5.1 功能仿真和结果 (28)
结论 (30)
致谢 (31)
参考文献 (32)
附录A英文原文 (33)
附录B汉语翻译 (41)
附录C 源程序 (46)
附录D原理图 (64)
1引言
电子计算机的发展和变化是极为惊人的，自从1946年世界上第一胎电子计算机问世到现在为止不过几十几年的时间，电子计算机的发展已经经历了四个时代：第一代为电子管数字计算机时代，发展年代为1946年到1958年。此时，逻辑元件采用的是电子管，主存储器用到的是磁鼓，磁芯，外用存储器采用的是磁带，运行速度为每秒几千次到几万次。其用途是用来进行科学计算。第二代是采用晶体管的计算机，期发展时代为1958年到1964年。逻辑元件由原来的电子管变为了晶体管。第三代计算机中采用的是中，小规模的集成电路，其发展时代是从1964年到1971年。
1971年之后就出现了集成在一块大规模集成电路上的处理器--微型电子计算机的核心。通常认为第四代计算机的起点是70年代的中期以后，那时中，大型计算机中应用的是大规模集成的电子芯片，第四代计算机时代在80年代仍然持续。
微处理器的由抵挡向高档发展的同时，单片微型计算机也在不断的发展中：1975年美国德州仪器（TI）公司推出TMS-1000, 英代尔公司推出4004 4位单片机。1980年英代尔公司在MCS－48 系列的基础上，又推出高性能的MCS－51系列8位单片机。1982年16 位单片机问世后。英代尔又推出了MCS-96系列16位单片机。而今32位单片机又以其强大的功能提供给应用者。
目前单片机正在继续向提高性能的方向发展着：一方面继续增加芯片的时钟频率，使之更加适应快速的应用环境，另外芯片内的存储器容量也在继续增加，使得芯片存放程序和数据的能力可以不断扩大。单片机的另一个功能就是其特有的功能。实际上，单片机的品种远比微处理器的品种多，原因在于单片机能够根据不同的应用环境发挥各自不同的性能上的特点[1]。
随着集成技术的发展和应用广泛的迫切需要，单片机的发展十分迅速，其发展趋势具有以下特点：高度可靠性，高速度性，低功率，技术高新化，宽电压，品种多样化。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（电压表、功率计，示波器，各种分析仪）。
21世纪是人类全面进入信息电子化的时代，现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。人类探知领域和空间的拓展，人们需要获得的电子信息种类也日益增加，需要信息传递的速度也就更快，信息处理能力也要增强，因此要求与此相对应的信息采集技术――传感器技术必须跟上信息化发展的需要。传感器技术是人类得到自然界信息的触觉，它为人们认识和控制相应的对象提供更方便的条件和更可靠的依据。现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。它属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛应用于工农业生产、科学研究和生活等领域，应用数量居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展经历了三个阶段：(1)传统的分立式温度传感器 (含敏感元件)；(2)模拟集成温度传感器／控制器；(3)智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从由模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域。
2 方案论证
分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图如图所示
图2.1 原理框图
2.1 电源模块
方案一：采用四只干电池作为电源。该方案的优点是设计简明扼要，成本低；，能独立驱动单片机，适合小电流负载。
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。但是产生了很多赘余的线路。
综上分析，为使系统调试方便，能够稳定工作，成本低，简明扼要等要求，所以决定选择第一种方案。
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 温度采集 键盘控制 微控制 器模块
显示模块 报警模块 语音录放
电源模块
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[1]。
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，根据本设计电路简单和设计的要求考虑，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，选用的是达拉斯公司生产的数字温度传感器DS18B20，故采用的是方案二。
2.3 显示模块
方案一：采用八位数码管，将单片机的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，成本低，但所需的元器件较多，且不容易进行操作，可读性较差，一旦设定后，很难加入其它的功能，显示格式受控制，且耗电量大。
方案二：采用LCD显示屏进行显示。LCD显示屏是一种低压、微功耗的显示器件，只要2-3伏就可以工作了，工作电流仅为几微安，是其它显示器无法相比的，同时可以显示大量信息，除数字外，还可以显示字母，曲线，比其他传统的LED数码显示器的画面有了质的提高。虽然LCD显示器的价格比传统的LED数码管要贵些，但它的显示效果更好，是当今显示器的主流应用的产品，所以采用LCD作为显示器。采用LCD显示屏，更容易实现题目的要求，对后续功能的兼容性很高，只需将软件修改即可完成不同的功能，可操作性强，易于读数，采用RT1602两行十六字符的显示屏进行显示，能同时显示日期，时间，温度。
综上分析，LCD显示屏具有方便显示和画面显示清晰等特点所以采用第二种方案。
2.4 键盘控制模块
方案一：4×4矩阵式键盘。此方案对于本系统来说无非是浪费I/O占用MCU的资源，不利于系统的扩展和开发，会使系统的实用性降低，况且本系统根本不需要16个按键。
方案二：独立式按键。对于独立式按键来说，如果设置过多按键，虽然会占用较多I/O口，给布线带来不便，此方案适用于按键较少的情况。
综上分心，在本设计中所需要的控制点数的较少，只需要几个功能键，简便、易操作、成本低就成了首要考虑的因素。所以此时，采用方案二。
2.5 语音播报模块
方案一：通过A/D转换器、单片机，存储器，D\A转换器实现声音信号的采样、处理、存储和实现。首先将声音信号放大，通过AD转换器采样将语音模拟信号转换成数字信号，并由单片机和处理存放到存储器中，实现录音操作。在录、放音过程中由单片机控制D/A转换器，将存储器中的数据转化成声音信号。此方案安装调试复杂，集成度低，成本也不低。
方案二：采用ISD1420语音录放。ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录放的20秒语音芯片，掉电语音不丢失，最大可分160段，最小每段语音长度为125ms，每段语音都可由地址线控制输出，每125ms为一个地址，由A0-A7八根地址线控制。该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值可直接存储在片内单个EEPROM 单元中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声。此外，ISD1420还省去了A/D和D/A转换器，方便扩展更多的功能。
综上所述，选择方案二，即ISD1420[1]。
3设计原理
本系统选用的模块包括：单片机系统，电源模块，LCD显示模块，语音播报模块，温度传感器模块，键盘控制模块。
3.1单片机模块
本次的毕业设计的核心部分是单片机的控制，给以相关的执行命令，按照人们的意愿执行相应的操作命令，这次选用的是日常生活中常用的芯片AT89C51,主要是他的价格便宜,而且通用性较强,容易获得并能完美的完成设计要求。
3.1.1单片机介绍
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M 的高速单片机。单片机的命名比较杂乱，在计算机技术中，但基本的意思就是单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer）的简称。形象的说，单片机是一种简化了的计算机，其主要针对各种小型设备和便携式的设备等嵌入式系统。1946年，世界上第一胎电子数字计算机ENIAC在美国宾西法尼亚大学研制成功。随后，计算机技术便突飞猛进，很难想象其在短短的几十年的时间居然发展得如此神速，普及得如此广泛。
在计算机技术中，单片微型计算机，也就是单片机，也是异军突起，发展十分迅速，已成为电子工程师必备的技术。单片机内部集成了中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、随即存取存储器（Random Access Memory，RAM）、定时器/计算器及I/O（Input/Output）接口等部件。这些部件使单片机具有了和计算机同等强大的功能[2]。
a. 运算器电路
运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、
暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。
b. 控制器电路
控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
c. 定时器/计数器
定时/计数器就相当于一个方便的闹钟，主要用于单片机硬件的定时或者计数。典型的8051单片机有两个16位的可编程定时器/计数器，以实现定时或者计数两种功能。通过定时器/计数器可以为串口通信组件提供波特率的计量，也可以产生相应的中断控制程序的转向。
d. 存储器
存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。
e. 并行I/O口
MCS－52单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。
f. 串行I/O口
MCS－521单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。
g. 中断控制系统
中断系统式一种应急响应的系统。典型的8051单片机提供了两个外部中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断。中断系统统一管理所有的中断源的响应，同时这些中断源提供了2级的优先级别供选择[2]。
h. 时钟振荡电路
时钟振荡电路为单片机指令的执行提供了一个统一的步调。典型的8051单片机内置了时钟振荡电路，只需外接一个无源晶振和振荡电容便可以工作。时钟振荡电路产生的时钟，是供整个单片机运行的脉冲时序。当然，单片机还提供了灵活的外部时钟源工作方式。
i.总线
以上所有部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。
选用单片机的结构：
1一个8 位算术逻辑单元
2 32 个I/O 口4组8位端口可单独寻址
3 两个16 位定时计数器
4 全双工串行通信
5 6 个中断源两个中断优先级
6128 字节内置RAM
7 独立的64K 字节可寻址数据和代码区
每个8051处理周期包括12 个振荡周期，每12个振荡周期用来完成一项操作。如取指令和计算指令执行时间，可把时钟频率除以12 取倒数，然后指令执行所须的周期数。因此如果你的系统时钟是11.059MHz，除以12 后就得到了每秒执行的指令个数为921583条，指令取倒数将得到每条指令所须的时间1.085ms 。
3.1.2单片机外围电路设计
本次设计采用的是一个种高性能、功耗低CMOS 8位的单片机--AT89C51，片内包含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，看门狗（WDT）电路，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。
另外，AT89C51中还配置和设计了振荡频率，可通过软件设置到省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM中的数据，停止芯片其它功能直到外中断激活或硬件复位。同时该芯片还采用了其他三种封装形式即：PDIP、TQFP和PLCC等。微型处理器的基
本功能都综合在了AT89C51中。
当温度传感器的信号送达至AT89C51芯片时，部程序将依据送达信号的类型进行处理，并将处理结果送达显示模块、报警模块、语音播报模块。并且发送控制信号控制各个模块。模块在硬件设计方面上，外围电路提供能使其工作的晶振脉冲和复位按键，四个I/O口分别用于外围设备的连接。单片机AT89C51的I/O端口具体分配与下表3.1:
表3.1A T89C51的I/O端口具体分配
AT89C51的IO端口外接点
P0.1-P0.7 语音芯片播音地址端口
P1.0-P1.7 LCD地址显示端
P2.0 DS18b20通道
P2.4-P2.7 连接键盘控制端口
P2.1-P2.3 DS1302
P0.0 开始播音口
P3.1 LCD读/写选择端
P3.0 LCD数据/命令端
P3.2 LCD使能端
3.1.3 AT89C51复位电路
任何微机系统执行的第一步都是系统复位，其作用是使整个控制芯片回到默认的硬件状态下即：单片机的片内电路初始化过程。也就是使单片机从一种确定的初态开始运行。AT89C51的复位过程是通过外部的复位电路实现的。复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连结，施密特触发器作用是用来抑制噪声，复位电路通常采用两种方式：上电自动复位、按钮复位。
手动复位：人为的在复位输入端加上高电平让使系统复位得方法即为手动复位。一般方法是利用一个在RST端和正电源VCC之间的按键，当按下按键时，VCC和RST 端接通，RST引脚处高电平，按键动作时间一般是数十毫秒，大于两个机器周期的时间，能够安全的使系统复位。
上电复位：上电复位电路属于简单的复位电路，需要在RST复位引脚接一个电容到VCC上，接一个电阻到地就可以了。上电复位作用是在给系统上电时，复位电路通
过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号会随着VCC对电容的充电过程而回落，所以电容的充电时间决定RST引脚复位的高电平维持时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。
在本设计中复位电路的设计是采用简单、用得比较广泛的复位电路接法，如图 3.1所示，它具有按键复位和上电复位的双重复位功能。
图3.1复位电路
3.1.4AT89C51时钟电路
时钟的作用相当于单片机的心脏，单片机各功能部件的运行工作状况都是以时钟频率为基准，有条不紊的按照给定的时钟频率工作。所以，时钟频率直接影响得是单片机的工作速度，单片机系统的稳定性也取决于时钟电路的质量。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另外一种是外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。电路图3.2所示：
图3.2 时钟电路
AT89C51单片机内部有一个用于构成高增益反相放大器的振荡器，这个高增益反向放大器的输入端芯片引脚为XTAL1，输出端引脚为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
3.2温度传感器模块
本模块主要作用是进行温度采集，然后AT89C51进行分析处理采集到的数据。本次设计中采用了DS18B20作为温度数据采集器，它的精度可以精确到0.0625，完全可以用来进行环境温度的测量和采集。DS18B20是美国DALLAS 公司生产的单总线数字温度传感器,其作用是可把温度信号直接转换成串行数字信号供微处理器处理,而且可以在一条总线上挂接任意多个DS18B20芯片,构成多点温度检测系统无需任何外加硬件。DS18B20 数字温度传感器可提供9～12位温度读数,读取或写入DS18B20 的信息仅需一根总线,总线本身可以向所有挂接的DS18B20芯片提供电源,而不需额外的电源。由DS18B20 这一特点,非常适合于多点温度检测系统,硬件结构简单,方便联网,在仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中被广泛应用[1]。
3.2.1DS18B20的测温原理
DS18B20 内有一个能直接转化为数字量的温度传感器,其分辨率9,10 ,11 ,12bit并且可编程,通过设置内部配置寄存器来选择温度的转换精度,出厂时默认设置12bit。温度的转换精度有0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃。温度转换后以16bit格式存入便笺式RAM,可以用读便笺式RAM命令(BEH) 通过1 - Wire接口读取温度信息,数据传输时低位在前，高位在后。温度/数字对应关系如表3.2所示（分辨率为12bit时）。由于
DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据
表3.2 温度和数据对应表
温度二进制数据十六进制数据
+125°C 0000 0111 1101 0000 07D0h
+85°C* 0000 0101 0101 0000 0550h
+25.0625°C 0000 0001 1001 0001 0191h
+10.125°C 0000 0000 1010 0010 00A2h
+0.5°C 0000 0000 0000 1000 0008h
0°C 0000 0000 0000 0000 0000h
-0.5°C 1111 1111 1111 1000 FFF8h
-10.125°C 1111 1111 0101 1110 FF5Eh
-25.0625°C 1111 1110 0110 1111 FE6Fh
1111 1100 1001 0000 FC90h
3.2.2 DS18B20与AT89C51的接口电路设计
DS18B20可以从单总线上得到能量并储存在内部电容中,该能量是当信号线处于低电平期间消耗,在信号线为高电平时能量得到补充,这种供电方式称为
寄生电源供电。DS18B20也可以由3～5.5V的外部电源供电。所以在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻.我们采用的是第一种连接方法, 如图3.3所示:把DS18B20数据线与AT89C51的P2.0,再加上上拉电阻。
图3.3DS18B20与A T89C51的接口电路
3.3键盘控制模块
按键的开关状态通过一定的电路转换为高、低电平状态。按键闭合过程在相应的I/O 端口形成一个负脉冲。闭合和释放过程都要经过一定的过程才能达到稳定，这一过程是处于高、低电平之间的一种不稳定状态，称为抖动。
本系统中用到四个功能控制按键，用P2的4个I/O口接4个独立式按键即可满足需要，软件消除抖动，当发现有键按下时，延时10-20ms再查询是否有键按下，若没有键按下，说明上次查询结果为干扰或抖动；若仍有键按下，则说明闭合键已稳定。准确判断去执行相应的程序。电路图如图3.4所示。
图3.4键盘控制电路
3.4报警模块
报警模块的工作原理是当温度传感器检测到的温度高于温度的上限或低于温度的下限设定值时单片机的P0.0发出高电平信号促使PNP三极管导通点亮发光二极管，蜂鸣器也发出响声，产生声光报警。电路图如图3.5所示。
图3.5 报警电路
3.5液晶显示模块
该模块是由RT1602液晶显示器件组成, 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。由上可知1602基本操作时序如表3.3。其第15～16脚：背光电源脚。RT1602与单片机的应用连接电路图如图3.6所示。
表 3.3 LCD1602基本操作时序
基本时序操作输入输出
读状态RS=L,R/W=H,E=H DO～D7=状态
读数据RS=H,R/W=H,E=H无
写指令RS=L,R/W=L,E=高脉冲,DO～D7=指令码DO～D7=数据
读指令RS=H,R/W=L,E=高脉冲,DO～D7=数据无
图3.6液晶显示模块接口电路
3.6语音播报模块
本模块采用的核心语音芯片ISD1402语音芯片是美国ISD(Information Storage Device)公司的产品。它包括时钟振荡器、128K可编程电擦除只读存储器（EEPROM）、低噪前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、差分功率放大器等电路。ISD1400系列语音芯片采用直接存储模拟信号，自动待机省电，可编程电擦除只读存储和总线技术。ISD1400是一种具有高保真、录音数据永久保存、省电、适用于同单片机接口特点的新一代语音芯片。ISD1420是ISD1400系列中录音时长为20s语音芯片。ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录放的20秒语音芯片，掉电语音不丢失，最大可分160段，最小每段语音长度为125ms，每段语音都可由地址线控制输出，每125ms为一个地址，由A0-A7八根地址线控制。
地址输入有双重功能，根据地址中的A6,A7的电平状态决定A0～A7的功能。如果A6,A7有一个是低电平，A0～A7输入全解释为地址位，作为起始地址用。地址位仅作为输入端，在操作过程中不能输出内部地址信息。根据PLAYL、PLAYE 或REC 的下降沿信号，地址输入被锁定。如果A6,A7同为高电平时，它们即为模式位。
使用操作模式有两点要注意：
（一)所有初始操作都是从0地址开始，0地址是1420存储空间的起始端，以后的
操作可根据模式的不同，而从不同的地址开始工作。当电路中录放音转换或进入省电状态时，地址计数器复位为0。
（二）当PLAYL 、PLAYE 或REC 变为低电平，同时A6,A7为高电平时，执行对应操作模式。这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止，这一刻现行的地址/模式信号被取样并执行[3]。
操作模式可以与微控制器一起使用，也可用硬件连线得到所需系统操作。
A0---信息检索（或only)
不知道每个信息的实际地址,A0可使操作者快速检索每条信息，A0每输入一个低脉冲，可使得内部地址计数器跳到下一个信息。这种模式仅用于放音，通常与A4操作同时应用。
A1--- 删除标志（only）可使录入的分段信息成为连续的信息，用A1可删除掉每段中间信息后的标志，仅在所有信息后留一个标志。当这个操作模式完成时，录入的所有信息就作为一个连续的信息放出。
A3--- 循环重放信息（或only）可使存于存储空间始端的信息自动地连续重放。一条信息可以完全占满存储空间，那么循环就可以从头至尾进行工作，并由始至终反复重放。[5]
A4--- 连续寻址：在正常操作中，当一个信息放出，遇到一个标志时，地址计数器会复位，A4可防止地址计数器复位，使得信息连续不断地放出。
A2、A5--- 未用。
ISD1420地址输入端具有双重功能，根据地址中的A6、A7的电平状态决定A0～A7的功能。如果A6、A7有一个低电平，A0～A7输入全解释为地址位，作为起始地址用，此时地址线仅作为输入端，在操作过程中不能输出内部地址信息。根据PLAYE、PLAYL或REC的下降沿信号，地址输入被锁定。如果A6、7同为高电平时，它们即为模式位。在这里我们只用到地址功能来分段控制，所以我们需要保证A6、A7不可同时为1，这里我们可以用软件进行保护。地址输入端A0～A7有效值范围为00000000～10011111，这表明最多可被划分为160个存贮单元，可录放多达160段语音信息。由A0～A7决定每段语音的起始地址，而起始地址又直接反映了录放的起始时间。其关系见公式：TQ=0.125s×（128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4A2+2A1+0）[6]。
基于AT89C51单片机的温度传感器 目录 摘要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... I I 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2本课题研究意义 (2) 1.3本课题的任务 (2) 1.4系统整体目标 (2) 第二章方案论证比较与选择 (3) 2.1引言 (3) 2.2方案设计 (3) 2.2.1 设计方案一 (3) 2.2.2 设计方案二 (3) 2.2.3 设计方案三 (3) 2.3方案的比较与选择 (4) 2.4方案的阐述与论证 (4) 第三章硬件设计 (6) 3.1 温度传感器 (6) 3.1.1 温度传感器选用细则 (6) 3.1.2 温度传感器DS18B20 (7) 3.2.单片机系统设计 (13)
3.3显示电路设计.................................错误！未定义书签。 3.4键盘电路设计................................错误！未定义书签。 3.5报警电路设计.................................错误！未定义书签。 3.6通信模块设计.................................错误！未定义书签。 3.6.1 RS-232接口简介..............................错误！未定义书签。 3.6.2 MAX232芯片简介.............................错误！未定义书签。 3.6.3 PC机与单片机的串行通信接口电路.............错误！未定义书签。 第四章软件设计..................................错误！未定义书签。 4.1 软件开发工具的选择..........................错误！未定义书签。 4.2系统软件设计的一般原则.......................错误！未定义书签。 4..3系统软件设计的一般步骤......................错误！未定义书签。 4.4软件实现....................................错误！未定义书签。 4.4.1系统主程序流程图.........................错误！未定义书签。 4.4.2 传感器程序设计...........................错误！未定义书签。 4.4.3 显示程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.4 键盘程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.5 报警程序设计.............................错误！未定义书签。 4.4.6 通信模块程序设计.........................错误！未定义书签。 第五章调试与小结..................................错误！未定义书签。致谢...............................................错误！未定义书签。参考文献...........................................错误！未定义书签。附录...............................................错误！未定义书签。系统电路图.......................................错误！未定义书签。系统程序.........................................错误！未定义书签。
电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目：用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名： 系别：网络系 专业：计算机控制技术 班级：计控 指导教师： * 伟 时间安排：2013年1月7日至 2013年1月11日
摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51
西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计报告 专业班级 2011级测控技术与仪器一班 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 学号 0703110135 学生姓名王强 指导教师陈琦 2014年 5月
西安文理学院物理与机械电子工程学院 课程设计任务书 学生姓名王强专业班级11级测控一班学号0703110135 指导教师陈琦职称讲师教研室 B0406 课程单片机课程设计 题目基于51单片机的数字温度计的设计 任务与要求 1、学会使用51单片机，并对其内部结构进行深入的了解。 2、了解DS18B20的原理以及使用方式。 3、对于共阳极、共阴极数码管有个清楚的认识和掌握。 4、测得的结果范围在-55~125度，精度为0.5。 开始日期 2014年5月12日完成日期 2014年5月25日 2014年5月28日
基于51单片机的数字温度计的设计 摘要 本设计主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现温度采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；数字温度传感器；最简温度检测系统;
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.doczj.com/doc/638518219.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include
温度计的设计 一、设计内容和要求 本设计主要介绍了用单片机和数字温度传感器DS18B20相结合的方法来实现温度的采集，以单片机AT89C51芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED数码管及必要的外围电路，构成了一个单片机数字温度计。其主要研究内容包括两方面，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。通过利用数字温度传感器DS18B20进行设计，能够满足实时检测温度的要求，同时通过LED数码管的显示功能，可以实现不间断的温度显示，并带有复位功能。 本次设计的主要思路是利用51系列单片机，数字温度传感器DS18B20和LED数码显示器，构成实现温度检测与显示的单片机控制系统，即数字温度计。通过对单片机编写相应的程序，达到能够实时检测周围温度的目的。 通过对本课题的设计能够熟悉数字温度计的工作原理及过程，了解各功能器件(单片机、DS18B20、LED)的基本原理与应用，掌握各部分电路的硬件连线与程序编写，最终完成对数字温度计的总体设计。根据实验要求实现测温范围在-55~128 o C的LED数码管显示。 本次设计的主要要求： （1）根据设计需要，选用AT89C51单片机为核心器件； （2）温度检测器件采用DS18B20数字式温度传感器，利用单总线式连接方式与单片机的串行接口P0.0引脚相连； （3）显示电路采用8个LED数码管显示器接P1口并行显示温度值，数码管由P2口(P2.2~P2.3)选通，动态显示。 （4）给出全部电路和源程序。 二、课程设计的目的和意义 数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。 温度计是常用的热工仪表，常用于工业现场作为过程的温度测量。在工业生产过程中，不仅需要了解当前温度读数，而且还希望能了解过程中的温度变化情况。随着工业现代化的发展，对温度测量仪表的要求越来越高，而数字温度表具有结构简单，抗干扰能力强，功耗小，可靠性高，速度快等特点，更加适合于工业过程中以及科学试验中对温度进行在线测量的要求。近年来，数字温度表广泛应用在各个领域，它与模拟式温度表相比较，归纳起来有如下特点。⑴准确度高，⑵测量范围宽、灵敏度高，⑶测量速度快，⑷使用方便、操作简单，⑸抗干扰能力强，⑹自动化程度高，⑺读数清晰、直观方便。 数字温度计的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表。数字化是当前计量仪器仪表发展的主要方向之一。而高准确度数字温度计的出现，又使温度计进入了精密标准测量领域。与此相适应，测量的可靠性、准确性显得越来越重要。 三、课程设计的总体方案和思路 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
河南大学物理与电子学院开放实验室单片机设计报告 数字式智能语音温度计 设计人：开放实验室入室人员 - I -
目录 0 前言 (1) 1系统组成与功能 (1) 1.1 系统组成 (1) 1.1.1 STC89C52单片机 (1) 1.1.2 74LS138译码器芯片 (2) 1.1.3 DS18B20测温传感器 (3) 1.1.4 四位一体七段数码管 (3) 1.1.5 WT588D语音芯片 (4) 1.2 系统功能 (6) 2系统原理 (5) 2.1系统仿真图 (6) 2.2 实物照片 (6) 3程序流程图 (7) 4具体程序代码 (8) 5结论 (11) 6 扩展部分设计心得 (12) 参考文献 (13) - II -
河南大学·物理与电子学院·开放实验室·单片机设计报告 - 1 - 数字式智能语音温度计 0 前言 LED 数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。这些段分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp 来表示。当数码管特定的段加上电压后，这些特定的段就会发亮，以形成我们眼睛看到的字样了。如：显示一个“2”字，那么应当是a 亮b 亮g 亮e 亮d 亮f 不亮c 不亮dp 不亮。LED 数码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。小尺寸数码管的显示笔画常用一个发光二极管组成，而大尺寸的数码管由二个或多个发光二极管组成，一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V 左右，电流不超过30mA 。发光二极管的阳极连接到一起连接到电源正极的称为共阳数码管，发光二极管的阴极连接到一起连接到电源负极的称为共阴数码管。常用LED 数码管显示的数字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A 、B 、C 、D 、E 、F 。 在本学期的单片机在项目设计中，我们两人一组共同讨论并设计出了一种基于单片机控制的LED 数码智能语音温度计，并最终在老师指导下完成了实际的成品，调试后能实现了预期的功能。同时我们在实现其基本功能的基础上进行了一定程度的功能扩展。 1系统组成与功能 1.1 系统组成 本系统主要有STC89C52单片机、按键、74LS138译码器芯片、DS18B20测温传感器、四位一体七段数码管、WT588D 语音芯片等元件组成。 1.1.1 STC89C52单片机 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash ，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节Flash ，512字节RAM ， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB
单片机课程设计报告 数字温度计
1 设计要求 ■基本范围-50℃-110℃ ■精度误差小于0.5℃ ■LED数码直读显示 2 扩展功能 ■实现语音报数 ■可以任意设定温度的上下限报警功能
数字温度计 摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，A T89S51 1 引言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机A T89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 2 总体设计方案 2.1数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1总体设计方框图 2.2.1 主控制器
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换 -I
Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. -II
****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目：数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师： 2013年4月
1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段： ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 （一）、方案一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，
北京理工大学 设计报告 报告名称基于Labview的智能温度计设计学院/专业生命学院/生物医学工程 班级16131401班 成员11120142488/李想 成员2112014515/刘思宇 任课老师尚斐
2016年11月10日 目录 一、前言 (3) 二、系统设计目标 (3) 三、人员分工 (4) 四、实验硬件 (4) （1）硬件设备 (4) （2）硬件结构图 (4) 五、各子模块的设计 (4) （1）数据采集及换算部分 (5) （2）曲线拟合部分 (6) （3）清零部分 (6) （4）判断是否发烧部分 (7) （4）发烧报警程序 (8) 五、系统测试 (8) (1)，数据采集模块调试 (8) (2)，判断是否发烧模块调试 (8) (3)，发烧报警模块调试 (9) (4)，整体程序调试 (9)
（5）调试中出现的问题 (10) 六、程序分析 (10) 七、改进方向 (10) 八、结论 (11) 基于Labview的智能体温计设计 一、前言 Labview是一款程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是Labview与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。 Labview是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而Labview采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是Labview的程序模块。 Labview提供很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在Labview中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。Labview的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。 二、系统设计目标 因此，我们的设计目标是设计一个智能体温计，它通过前面板指示灯的亮或灭显示是否发烧，并在发烧的情况下发出报警声，在温度明显不符合体温范围时
摘要 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心，采用DS18B20温度传感器检测温度，由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现，吸收了硬件软件化的思想。实际操作时，各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能，其余发挥部分也能实现。 关键字：AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集
目录 一．绪论 .............................................................................................................
二．设计目的..................................................................................................... 三．设计要求..................................................................................................... 四．设计思路..................................................................................................... 五．系统的硬件构成及功能................................................................. 5.1主控制器............................................................................................... 5.2显示电路............................................................................................... 5.3温度传感器.......................................................................................... 六．系统整体硬件电路................................................................................. 七．系统程序设计 .......................................................................................... 八．测量及其结果分析 ................................................................................... 九．设计心得体会............................................................................................ 十．参考文献..................................................................................................... 附录1 源程序 附录2 元件清单及PCB图 一．绪论
毕业设计论文 基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计
[摘要]：温湿度检测是生活生产中的重要的参数。本设计为基于51单片机的温湿度检测与控制系统，采用模块化、层次化设计。用新型的智能温湿度传感器SHT10主要实现对温度、湿度的检测，将温度湿度信号通过传感器进行信号的采集并转换成数字信号，再运用单片机STC89C52RC进行数据的分析和处理，为显示提供信号，显示部分采用LCD1602液晶显示所测温湿度值。系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，具有一定的实用价值。 [关键字]：STC89C52RC SHT10 LCD1602 按键指示灯蜂鸣器电子万年历Based on 51 single chip microcomputer temperature and humidity detection + electronic calendar design Abstract：Temperature and humidity detection is important parameters in the production of life. This design is based on 51 single chip microcomputer temperature and humidity detection and control system, adopting modular, hierarchical design. With new type of intelligent temperature and humidity sensor SHT10 main realization about the detection of temperature, humidity, temperature humidity signal acquisition is converted into digital signals through the sensor signal, using SCM STC89C52RC for data analysis and processing, provides the signal for display, display part adopts LCD1602 LCD display the measured temperature and humidity values. Simple circuit, high integration, work stability, convenient debugging, high detection precision, has certain practical value. Key words：STC89C52RC SHT10 LCD1602 key indicator light buzzer The electronic calendar
基于51单片机的数字温度计设计 一．课题选择 随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。 二．设计目的 1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。 2.掌握仿真开发软件的使用。 3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。 三．实验要求 1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。 2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。 3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。 四．设计思路 1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。 2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P 3.6引脚。 3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。 硬件电路设计总体框图为图1： 五．系统的硬件构成及功能 1.主控制器 单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示：
2.显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示： 3.温度传感器 DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 1.独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯。 2.简单的多点分布应用。 3.无需外部器件。 4.可通过数据线供电。 5.零待机功耗。 6.测温范围-55~+125摄氏度。 其电路图如下图所示：
基于C51的万年历语音温度计的设计 汪桂珍 （宿迁泽达职业技术学院江苏宿迁223800） 【摘要】：本文阐述了由单片机AT89C2051控制I2C按键扫描与数码管驱动芯片ZLG7290、I2C万年历芯片PCF8563、1-Wire数字温度传感器DS18B20、语音芯片ZY1420A实现万年历显示的语音温度计的方案，并给出了电路原理图。 【关键词】：单片机；I2C总线；万年历PCF8563；1-Wire总线；DS18B20；语音控制；数字温度计； 自INTEL公司的MCS-51系列单片机问世以来，单片机以其体积小、集成度高、应用灵活、运行可靠、价格低廉等特点，在工业控制、工业测量、家用电器、智能仪器仪表、安全系统、信息系统、通信等诸多领域具有广泛的用途。本文论述了一种多功能的温度计的实现方案。 1、系统功能及硬件设计 万年历语音温度计具有年、月、日、小时、分钟、秒的显示和当前环境温度的显示及温度语音提示功能，成品体积小巧，可置于室内或随身携带。 当系统运行时，数码管显示时间（时/分/秒），按下K1键数码管显示日期（年/月/日），K1键负责时间和日期的显示切换，按下K2键显示当前温度，并有语音播报当前温度。 51单片机AT89C2051在工业生产控制、智能仪表、信息家电等诸多领域中都有着广泛的应用，AT89C2051引脚只有20个，适用于并不需要较多端口的场合，万年历语音温度计中单片机与外围器件都是采用串行通信，一共所需要的端口只有13个，所以选用只有20个引脚的AT89C2051单片机。 万年历语音温度计共有四大功能模块组成：温度采集模块（核心芯片DS18B20）、时钟/日期模块（核心芯片PCF8563）、按键与数码显示模块（核心芯片ZLG7290）、语音模块（核心芯片ISD1402）。 1.1温度采集模块 DALLAS公司生产的1－Wire（即单总线器件）DS18B20数字温度计负责温度的采集。DS18B20的DQ引脚连单片机的P3.3引脚。见下图图1。 图1温度采集模块 1.2时钟/日期模块 时间、日期由PHILIPS公司推出的工业级内含I2C 总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟/日期芯片PCF8563提供。SDA与AT89C2051的P3.4，SCL与P3.5相连即可。电路见下图图2. 图2时钟/日历模块 图3主程序流程 1.3按键扫描与数码显示模块 万年历语音温度计需要按键扫描和数码管显示，使用I2C芯片ZLG7290，由ZLG7290连接按键、数码管。 SDA与AT89C2051的P3.4，SCL与P3.5，~INT与P3.0相连。即控制按键与数码显示的ZLG7290只有3根线与单片机连，其中两根是I2C的时钟线SCL、数据线SDA，另一根是按键检测引脚~INT，当~INT为低电平，表示有健按下。 1.4语音模块 语音部分由广州致远电子有限公司出品的优质微型语音录放模块ZY1420A负责处理，（下接第150页 ）