语音播报式电压温度计
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语音播报式电压温度计
22004213 顾睿风
摘 要:
单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 电压和温度则是系统在测量、控制经
常需要用到的物理参量。 本文从硬件和软件两方面介绍了利用AT89C51单片机对直流电压、
温度进行高精度的测量并用语音播报测量值，从而实现对电压值和温度值进行智能测量。
关键词：
单片机 模/数转换(ADC0809) 温度传感器（DS18B20）语音播报芯片（ISD1420）
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到电压、
温度检测和控制。为此在本文中作者设计了基于Atmel公司的AT89C51的电压、温度测量系
统。这是一种充分以单片机AT89C51为控制核心，辅之以ADC0809、ISD1420和LED数码管
实现的电压、温度检测、播报和显示。该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型
的单片机。
一.系统硬件设计
整个系统的组成可以分成五大部分：单片机、模－数转换电路、温度传感器、语音电路、
LED显示电路。下面就主要的部分进行具体介绍。
1.1单片机
本设计选择AT89C51单片机 。AT89C51自带有片内ROM和一定数量的RAM，一般不需
要扩展片外的存储器，并且能和MCS—51产品兼容。本设计选用简单基本的经典复位电路，
它利用电容和电阻的充放电来产生一个达到时间要求的连续低电压，并输入到单片机的复位
管脚，如下图所示：
图 1-1 AT89C51单片机
1.2模/数转换电路
模/数转换选择8位的ADC即AD0809，测量范围由REF(-)和REF(+)接的电压决定，使用的
时候可以根据具体的需求更改测量量程。
工作原理如下：首先，地址控制模块中，由单片机送来“通道控制信号”选择我们所需要的
通道，随后ALE信号锁定该通道。此时，外界的模拟输入就可以通过“模拟输入开关”进入
AD转换器。这时，只要START信号有效马上就开始进行AD转换。
AD转换的过程其实就是一个“和参考电压比较，逐次逼近”的过程。由“256电阻阶梯”模块
提供参考电压，并在“开关阵列”的控制下，和输入进行比较，直到得到一个比较精确的数字
化输出值，这时由“控制/定时模块”发送EOC信号通知外部AD转换完毕。所的到的数字信
号存于“输出锁存模块”中，只要单片机来一个OUTPUT ENABLE信号即可输出数据。
图 1-2 ADC芯片图
模/数转换工作主要是由硬件完成的，其软件部分相当简单。
1.3 温度传感器
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装
形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可
达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～5.5V的电压范围，
使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个
DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用
微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距
离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依
然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为
外接供电电源输入端。
图 1-3 DS18B20与AT89C51接口
1.4语音播报
从设计的要求、芯片的性能等方面考虑，设计时选择了ISD1400。它的功能齐全，控制信
号只使用89C51的I/O控制线。内含64K/128K EEPROM存储器、消除噪声的话筒前置放大器
和自动增益调节AGC电路、适合语音的专用滤波电路、具有极高温度稳定性能的时钟振荡
电路及全部语音处理电路。这种电路还提了多种应用方式选择和接口，并可方便地应用到各
种集成化电子语音系统中。语音录放组件可用于各种一段式语音留言装置、语音报警及语音
提示装置中，能够在电源断开的情况下，长期保存信息。设计时具体的连接如下:
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图 1-4 语音系统
ISD1420可分段存贮20秒语音信息，按每秒钟可读3个汉字计算，20秒可分段贮存609
多个汉字语音。将ISD1420的A2～A7与单片机CPU的I/O口连接，这样可单独提取64段语
音信息，并在软件的支持下可自动组合成若干段完整的长短语句。接通电源，电路自动进入
节电准备状态。按住录音键(REC保持低电平)，电路进入录音状态，录音指示灯亮，直至REC
变高或存储器录满，录音结束进入准备状态。录音完毕即可使用。
1.5 LED显示方案
显示方案常用的有两种：串口和并口。由于设计中，利用AT89C51的剩余的I/O口可选用
并口来显示3个LED数码管。电路中可采用7406反向驱动LED数码管，还需要加上限流电
阻。在译码方面有硬件和软件两种方式，为了减小硬件的复杂程度，设计采用软件查表译码
的方法。
二.系统软件设计
2.1 系统程序流程图
软件的设计实行模块化，主要由模数转换、温度测量、误差判断（如果一直测同一值即
误差很小就不二次播报）、码制转换、LED显示、语音播报几大模块构成。系统程序流程
图如图1-6所示。
三. 结束语
基于MCS—51单片机的语音播报电压温度计，采用并口扩展（LED部分）、实时转换（ADC
部分）、按键复位等技术，可以对直流电压和温度进行比较高精度的测量并用语音播报电压、
温度值。系统的运行可靠、稳定。
参考文献：
[1] 全国大学生电子设计竞赛组委会 ．第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 北
京：北京理工大学出版社
[2]范风强等.单片机语言C51应用实战集锦 北京：电子工业出版社 2005
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图1-5 系统程序流程图
