基于单片机的电子语音报温杯毕业论.doc

密级： 公开 题 目 电子语音报温杯 学 院： 信息工程 系 电子信息工程 专业班级： 电子0 班 学生姓名： 学号： 6102106 指导教师： 职称： 讲 师 起讫日期： 2010.3. 7-2010.6.5 电子语音报温杯摘 要随着人们生活水平的提高，各种家用电热水器、电饭锅、煮奶器、电热杯等大量地进入人们的生活之中，而且随着技术的不断进步，这些产品的智能化水平也不断地提高，给人们的生活带来了越来越多的方便。为了在日常生活中，使人们能够在正常饮用温度条件下饮用各种饮品。本设计通过温度传感器与语音集成电路的有效设计，达到能够以语音提示人们杯中液体的温度。本次设计通过DS18B2O温度传感器测量水温，采用AT89S52单片机利用C语言编程将DS18B20采集到的温度数据进行分段处理，来控制语音录音播报电路ISD1420,以选择播放的语音并辅以LCD液晶显示温度。ISD1420必须先进行声音录制以便于使用者对温度进行识别，例如当温度在70C以上时播放“太烫了”，温度在30C到70C之间时播放“温度正好”，温度在30C以下时播放“太凉了”。关键词：DS18B20 ；AT89S52 ；LCD液晶显示 ；ISD1420Electronic Voice temperature cupAbstractWith the improvement of living standard, various home appliances have been used in a lot of peoples lives: electric water heaters, electric cookers, boiling milk, electrothermal cup, and as technology advances, the intelligence level of these products have improved,making peoples lives more and more convenience. In order to make sure people can drink a variety of beverages in the normal temperature conditions in daily life. I have the design which used the effective design of temperature sensor and voice integrated circuits,producing the voice to prompts people the temperature of the liquid.This design used DS18B20 temperature sensor to measure temperature of water,using C language to program. The design used AT89S52 microcontroller to processing section of temperature data collected by DS18B20 , and it could control the audio recording broadcast circuits ISD1420 which used to choose voice to played. The LCD liquid crystal to display temperature data. ISD1420 must be used to record voice first to make the user identify the temperature, for example, when the temperature is above 70 C ,the system will play too hot, when the temperature is at 30 C to 70 C ,it will play temperature is just right ,and if temperature is below 30 C ,it must be playing too cold.目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1课题背景11.2温度检测与语音报警系统的国内外现状1第二章 系统方案设计和论证42.1本课题设计任务和主要内容42.2本课题方案的选择与论证42.2.1总体方案设计及论证42.2.2各部分电路方案论证52.2.3系统总体设计方案6第三章 系统的硬件设计73.1主控制单片机模块73.2温度采集模块的设计83. 3液晶显示模块的设计93.4语音电路的设计12第四章 系统的软件设计154.1设计思路154.2 程序设计164.2.1 主程序164.2.2 读出温度子程序164.2.3 温度转化命令子程序174.2.4键盘扫描模块174.2.5 LCD液晶显示程序模块18第五章 系统调试205.1 硬件调试205.1.1 硬件静态的调试205.1.2 系统硬件调试215.2软件调试215.3 软硬联调21结 论23致 谢24参考文献2525第一章 绪 论1.1课题背景测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学的计算方法，综合各种先进的技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量和降低成本，还确保生产的安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、冶金、化工、电子、电力、轻工和纺织等行业。 随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。单片机已经无处不在、与我们的生活息息相关，并且渗透到我们生活的各方面。 单片机的特点是其体积较小，也就是他的集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有与普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，且单片机无需占用很大的空间。 随着温度检测理论和技术的不停更新, 温度传感器的种类也越变越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电阻传感器、热电偶传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。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，测温准确，测温范围广，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AT89S52，测温传感器使用DS18B20，采用LCD液晶显示屏以实现温度的显示,能准确达到以上要求。1.2温度检测与语音报警系统的国内外现状温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、烘烤、发酵、煅烧、浓度、挤压成形、蒸馏、结晶以及空气流动等物理和化学过程。温度控制失误就可能引起产品质量、生产安全、产品产量等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，都得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对温度进行严格的监控，以使得生产能够顺利进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，进而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的价位、体积、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段。在现代化工业生产中，电流、电压、压力、温度、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、造纸行业、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态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，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。同时温度也是生活中常见的一个物理量，也是人们很关心的一个物理量，它与我们的生活息息相关，有着十分重要的意义，在工业生产中，温度过高或过低都会直接影响到产品的质量、对机械设备和控制系统中的各种元器件也会造成一定的损坏，严重的甚至会影响到生产安全。日常生活中，温度过高或过低同样会造成一些不良的影响。在实际生产、生活等各个领域中，温度是环境因素的不可或缺的一部分，对温度及时精确的控制和检测显得非常重要。比如，农业上土壤各个层面上的温度将会影响植物的生长；在医院的监护中也用的到温度的测量。在工业中，料桶里外上限温度要求不一，以及热处理中工件各个部位的温度对工件形成后的性能至关重要等。现代电子工业的飞速发展对自动测试的要求越来越高。采用单片机对温度进行控制,不仅具有控制方便和组态简单的优点,而且可以提高被控温度的技术指标。针对以上的情况，在控制成本的前提下，通过本设计设计一款能够实时检测控制温度，又具有对系统设定不同的报警温度的温度控制报警系统功能。此系统能够满足现代生产生活的需要，效率高，具有较强的稳定性和灵活性。因此，在生产与生活中要对温度进行严格的控制，让温度在规定的范围内变化。通过本系统提高学生对于温度控制的认识。在学习实践中提高对理论的认知能力和动手解决实际问题的能力，达到教学和实践相结合的目的。及采用先进的科学技术，加以丰富的保安实际经验和知识，向社会提供各种超值的安全设备服务，给用户带来安全和放心。随着人们生活水平的不断提高,单片机的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认的，其中电子语音报温杯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字单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制的方向发展。第二章 系统方案设计和论证2.1本课题设计任务和主要内容1.基本要求设计一个电子语音报温杯，该报温杯通过温度传感器与语音集成电路的有效设计，达到能够以语音提示人们杯中液体的温度，如“70以上，太烫了”；“30到70之间，温度正好”；“低于30，太凉了”等等。2.主要性能指标（1）温度设定范围：0C255C，最小区分度为1C；（2）控制精度：温度控制的静态误差不大于1C；（3）用LCD液晶显示实际水温；（4）语音提示液体的温度范围。3.扩展功能（1）具有通信能力，可接收其他数据设备发来的命令，或将结果传送到其他数据设备；（2）采用适当的控制方法实现当设定温度或环境温度突变时，减小系统的调节时间和超调量。2.2本课题方案的选择与论证2.2.1总体方案设计及论证根据题目的要求，我们提出了以下两种方案：方案1：此方案是采用传统的；两位模拟控制方法，选用模拟电路，用电位器设定给定值，采用上下限比较电路将反馈的温度值与给定的温度值比较。由于采用模拟控制方式，系统受环境的影响大，不能实现复杂的控制算法使控制精度做得教高，而且不能用数码显示和键盘设定。方案2：采用单片机AT89S52为核心。采用了温度传感器DS18B20采集温度变化信号，并将其转换成数字信号并通过单片机处理后去控制温度，使其达到稳定。使用单片机具有编程灵活，控制简单的优点，使系统能简单的实现温度的控制及显示。并且通过软件编程能实现各种控制算法使系统还具有控制精度高的特点。比较上述两种方案，方案2明显的改善了方案1的不足及缺点，并具有控制简单、控制温度精度高的特点，因此本设计电路采用方案2。2.2.2各部分电路方案论证本电路以单片机为基础核心，系统由单片机控制模块、报警模块、数据采集模块及键盘显示摸块等四大模块组成。现将各部分主要元件及电路做以下的论证：（1）、温度采样模块 方案1：采用热敏电阻，可满足-35-95的测量范围，但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于1的温度信号是不适用的。 方案2：采用温度传感DS18B20。DD18B20具有体积小、线形度好、质量轻、集成度高、性能稳定等优点。它内部集成了数据转换功能，大大简化了电路设计，无须像用AD0809时对采集到的数据进行模数转换。其测量范围在55125，当电源电压在510V之间，稳定度为1时，误差只有0.01，其各方面特性都满足此系统的设计要求。 经上述比较，方案2明显优于方案1，故选用方案2。（2）、键盘显示模块 控制与显示电路是反映电路其性能、外观的最直观部分，所以此部分电路设计的好坏直接影响电路的好坏。 方案1：采用可编程控制器8279与数码管及地址译码器74LS138组成，可编程/显示器件8279实现对按键的扫描、消除抖动、提供LED的显示信号，并对LED显示控制。用8279和键盘组成的人机控制平台，能够方便的进行控制单片机的输出。方案2：采用单片机89S52控制键盘及显示，采用LCD1602液晶显示数据，减少了电路的复杂性，对液晶显示的知识要有较深刻的了解。 对比两种方案可知，方案1虽然也能很好的实现电路的要求，但考虑到电路设计的复杂性和电路整体的性能，我们采用方案2更为实用。（3）控制电路模块方案1：采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，这给电路增加了复杂度。 方案2：本方案的CPU模块采用2051芯片，其内部有2KB单元的程序存储器，不需要外部扩展程序存储器。但由于系统用到较多的I/O口，因此芯片资源不够用。 方案3：采用AT89S52单片机，其内部有8KB单元的程序存储器，不需外部扩展程序存储器，而且它的I/O口也足够本次设计的要求。 比较这3种方案，综合考虑单片机各部分资源，因此此次设计选用方案3。（4）语音报警模块语音电路采用美国ISD公司的高保真录放一体化语音芯片ISD1420来完成报警时进行语音提示的预存工作，根据警情的不同进行相应的语音提示。2.2.3系统总体设计方案电子语音报温杯电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，语音电路采用ISD1420,用LCD1602液晶显示以并口传送数据实现温度的显示。键盘控制模块液晶显示模块单片机控制模块语音报警模块温度采集模块图2.1总体设计方框图单元模块功能如下：采集电路由温度传感器DS18B20温度传感器是美国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912位的数字值读数方式。主机的核心器件是单片机，它是整个系统的心脏，由它来接受报警信号并控制协调各功能模块的正常工作，考虑到系统的功能和经济性等因素，采用当今流行的性价比较高的AT89S52。语音电路采用的是美国ISD公司的高保真录放一体化语音芯片ISD1420来完成报警时进行语音提示的预存工作，根据警情的不同进行相应的语音提示。第三章 系统的硬件设计3.1主控制单片机模块AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。该设备使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，也适合于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52成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。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节的 RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个 16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0频率的静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，使单片机停止一切工作，直到下一个中断或硬件复位为止。引脚功能描述： P0 口：P0口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位都能驱动8个TTL逻辑电平。对P0 端口写“1”时，引脚用于高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用于接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向 I/O 口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻会把端口拉高，此时可以将它作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 此外，P1.0 和 P1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向 I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行 （MOVX DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送 1。在使用8 位地址（如 MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以将它作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。RST:复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门 狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（PROG）也用作编程时输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE 脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE 操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或 MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR 的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN 在每个机器周期将被激活两次，而在访问外部数EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令，EA 必须接GND。为了执行内部程序指令，EA 应该接VCC。在flash编程期间，EA 也接收 12 伏VPP电压。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.2温度采集模块的设计DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92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；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。DS18B20内部结构如图1-1所示，主要由4部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图1-2所示，DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作 是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）。 ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。图3.1 DS18B20与单片机的连接图3. 3液晶显示模块的设计液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等，这里以常用的2行16个字的1602液晶模块来介绍它的编程方法。液晶各引脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0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端由高电平变成低电平时，液晶模块执行命令第714脚：D0D7为8位双向数据线第1516脚：空脚液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，表3-1是DM-162的内部显示地址。表3-1 DM-162的内部显示地址表12345678910111213141516第一行第二行000102030405060708090A0B0C0D0E0F404142434445464748494A4B4C4D4E4F1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，如表1所示。这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“A”。表3-2 点阵字符对应表 高位低位0000001000110100010101100111101010111100110111101111XXXX 0000CGRAM（1）0Pp_PXXXX 0001（2）!1AQaqqXXXX 0010（3）2BRbrXXXX 0011（4）#3CScsXXXX 0100（5）$4DTdtXXXX 0101（6）%5EUeuB0XXXX 0110（7）&6FVfvPXXXX 0111（8）7GWgwGXXXX 1000（1）（8HXhxFXXXX 1001（2）9IYiy-1yXXXX 1010（3）*:JZjzJ千XXXX 1011（4）+;Kkx万XXXX 1100（5）,NnXXXX 1111（8）/?O_oLCD液晶与单片机的连接如下图所示：图3.2 LCD与单片机的连接总体硬件结构连接图如下：图3.3 总体硬件结构连接图3.4语音电路的设计本系统语音电路可录制四段提示音，在电话接通后，可以将语音分段播放。根据系统的功能要求，系统选择了美国ISD公司的ISD1420芯片。（1）ISD1420芯片简述ISD1420语音芯片是由美国ISD(Information Storage Device)公司开发的高保真、不怕断电、录放一体化的单片固态语音集成电路。其片内设有时钟振荡器、128K字节E2PROM(电可编程可擦除只读存贮器)、低噪前置放大器、自动增益控制电路、反混叠滤波器、平滑滤波器、模拟转发器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能电路。由ISD1420组成的最小应用系统仅包含：一个麦克，喇叭，几个阻容元件，两个开关和电源。录制的信息存放在内部不挥发单元中，断点后可以长久保存。这种独特的单片解决方案使用了ISD的专利模拟存储技术。语音和音频信号不经过转换直接以原来状态存储到内部存储器，可以实现高质量的语音复制。ISD系列语音芯片特点:1所需外围元件少，电路简单，操作方便；2采用直接模拟量存贮技术DAST(Direct Analog Storage Technology)，再现优质原声；3零功率信息存贮，省掉备用电源；4信息可保存10年以上，可反复录放达10万次之多；5易于使用，语音固化无需专用编程或开发装置，可随意改变录音内容；6较强的选址能力，可进行分段管理和分段存储多段信息；7具有自动省电模式，录音和回放后即刻进入等待模式，此时仅需0.5uA的维持电流；8自带时钟源，高抗干扰性能；9可直接驱动8-16喇叭工作，输出不失真功率大于50mW。也可作激励信号单端输出，外接功率放大器，输出功率为额定输出功率的1/4，约为120mW左右；10采用总线技术，适于同单片机接口。（2）芯片引脚介绍图3.5 ISD1420芯片引脚图AO-A7为地址或操作模式控制端；VSSD为数字地；VSSA为模拟地:SP、SP-为音频信号输出端，可以驱动8-16个扬声器；VCCA为模拟电源；VCCD为数字电源；MIC为话筒输人端，可用驻极体话筒，通过电容耦合；MICREF为话筒输人参考端，若不用应悬空；AGC为自动增益控制端，调整芯片内部前置放大器增益，使录入信号不失真；ANAIN,ANAOUT两端间接电容，该端用于模拟信号的直接输人、输出；XCLK为外部时钟或接地(一般用户接地即可)；REC/为录、放音控制，低电平为录音(此时PLAYE/或PLAYL/=O)；PLAYL为电平放音控制(低电平有效)，放音时应该保持低电平(此时REC/=0)；PLAYE为边沿放音控制，下降沿开始放音(此时REC/=0)；RECLED为录音指示，接发光二极管，录音时亮，放音结束闪烁一下，然后熄灭。（3）芯片工作原理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A0A7 的功能。如果 A6、A7 中间至少有一个低电平，则 A0A7 输入全解释为地址位，作为起始地址用，此时地址线仅仅作为输入端口，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、A7 同为高电平时，ISD1420芯片进入模式操作方式。 （4）芯片工作模式先录音，能分160段(地址为00H-0A0H)。我们说话平均语速4字/秒，所以20秒我们录80字。经过计算，每个字占2个地址。我们录音13段。录音用S1键，放音控制用S2键。录音时按下键后开始录音,录完每段后放开按键,录音停止。共录13段,录每段时同时用数码管提示，分别用数字0-F来表示。按语音提示键播报温度,不按不播报。第四章 系统的软件设计4.1设计思路在子程序设计中，要求系统结构清晰，尽可能地保证单入口单出口，减少与其他程序之间的耦合，但为了提高这类滞后对象的实时性指标，可以在个程序适当的部分进行揉合。例如在播放语音时，需要调用一段延时，在本程序中，利用 CPU 执行温度转换这段代码占有的时间代替这段延时。在正常执行温度转换时，同样需要调用一段延时，而本系统利用CPU 执行显示子程序占有的时间代替这段延时。总之，系统设计时要协调这种时间滞后，使系统满足实时性要求。具体软件流程图如图 4.1所示： 图4.1软件流程图4.2 程序设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。4.2.1 主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图初始化调用显示子程序1S到？初次上电读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNYY发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束NNY 图4.2主程序流程图 图4.3 读温度流程图 4.2.2 读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图4.3示。4.2.3 温度转化命令子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图4.4所示。发DS18B20复位命令发跳过R温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图9所示OM命令发温度转换开始命令 结束图4.4 温度转换流程图4.2.4键盘扫描模块为简化硬件，按键采用软件消除抖动。单片机的晶振频率是12MHz.。采用一种常见的消抖动法：判断有按键按下后延时10ms20ms后再次读键判断，以便在一次按键后产生一个有效信号供单片机处理。由于键被按下的时间持续上百毫秒，因此延迟后再扫描也不迟。延迟程序有以下几种：void delay11us(uint num)，void delayfor(uchar i)，void delay1ms(uint k)，设置范围函数为void Ok_Menu ()和void Error_Menu ()。图4.5键盘扫描程序流程图4.2.5 LCD液晶显示程序模块该显示模块流程图如图4.6所示，其部分程序为：void displayfun1(void) WriteCommandLCM(0x0c,1);/显示屏打开，光标不显示，不闪烁，检测忙信号DisplayListChar(0,0,str0);DisplayListChar(0,1,str1);DisplayOneChar(3,0,hour/10+0x30);DisplayOneChar(4,0,hour%10+0x30);DisplayOneChar(6,0,minite/10+0x30);DisplayOneChar(7,0,minite%10+0x30);DisplayOneChar(9,0, seconde/10+0x30);DisplayOneChar(10,0,seconde%10+0x30);DisplayOneChar(5,1,temp1/10+0x30); DisplayOneChar(6,1,temp1%10+0x30);DisplayOneChar(8,1,temp2/10+0x30);图4.6液晶显示模块流程图第五章 系统调试5.1 硬件调试近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。根据方案设计的要求，调试过程共分三大部分：硬件调试、软件调试和软硬联调。 单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。5.1.1 硬件静态的调试1. 排除逻辑故障这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。主要包括错线、开路、短路。排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图，看两者是否一致。应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。2. 排除元器件失效造成这类错误的原因有两个：一个是元器件买来时就已坏了；另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。在保证安装无误后，用替换方法排除错误。3. 排除电源故障 在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V4.8V之间属正常。若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。5.1.2 系统硬件调试电路的调试主要看接口以及连线是否正确。依次检查，直到正常工作。 5.2软件调试本系统的软件系统较大，全部采用C语言编写，除语法与逻辑差错外，当确认程序没问题时，直接下载到单片机仿真调试。采取自下到上的方法，单独调好每一个模块，最后完成一个完整的系统调试。软件调试在Keil uVison程序编译器下进行，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位一个一个进行，最后可结合硬件实时调试。采用Proteus 7 Professional对硬件及其软件进行仿真。Proteus 7 Professional仿真软件用的是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件的Proteus软件。 Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真，PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发，被电子世界在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品“The Route to PCB CAD”。Proteus产品系