基于单片机的多点温度测控系统.doc

毕毕 业业 设设 计（论文）计（论文） 2010 届 题 目 基于单片机和 DS18B20 的多点温度测控系统 专 业 电子信息科学与技术 学生姓名 000 学 号 指导教师 论文字数 13000 完成日期 2010 年 4 月 26 日 湖湖 州州 师师 范范 学学 院院 教教 务务 处处 印印 制制 湖州师范学院本科毕业论文 基于单片机和基于单片机和 DS18B20 的多点温度测控系统的多点温度测控系统 摘摘 要：要： DS18B20 是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以 使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。根据上述本文结合实际 使用经验，介绍了 DS18B20 数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程 图。该系统由测温部分、语音报温和控制部分三大部分组成。测温部分通过多个 DS18B20 得到各个 点的环境温度；语音报温部分通过 ISD1420 报温模块报出测得的温度；控制部分通过按键调节温度上 下限进而通过继电器控制器件实现温度调节。最终该系统可应用于空调控制、仓库测温和生产过程监 控等领域。 关键字：关键字：多点温度，单总线，数字温度传感器，语音报温 湖州师范学院本科毕业论文 Multipoint Temperature Detection and Control System Based on Single Chip Microcomputer and DS1820 Abstract：As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor,DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with its special 1-wire interface.This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor.The system is constituted of temperature measured part,temperature reported part and control section.Temperature part measured the temperature of multiple points through DS18B20.Temperature reported part reported the multi-point temperature through ISD1420.Control section adjust the temperature through buttons and relay. Finally,this system is applied in such domains as warehouse detecting temperature;air-conditioner controlling system and supervisory productive process etc. Key words：multi-temperature,single bus,digital thermometer,temperature reported 湖州师范学院本科毕业论文 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.1 1 1.1 系统背景1 1.2 主要工作2 第二章第二章 系统总体方案设计系统总体方案设计.3 3 2.1 设计要求：3 2.2 传感器部分3 2.3 主控制部分3 2.4 语音模块4 2.5 系统方案4 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计.5 5 3.1 电源5 3.2 键盘以及显示电路5 3.3 温度测试电路7 3.4 语音报温电路11 3.5 语音录放版13 3.6 温度控制部分14 3.7 整体电路14 第四章第四章 软件设计软件设计.1515 4.1 概述15 4.2 主程序方案15 4.3 温度测试流程图15 4.4 温度显示流程图17 4.5 按键流程图18 4.6 语音报温流程图19 第五章第五章 系统调试系统调试.2020 5.1 分步调试20 5.2 统一调试20 5.2.1. 系统软件调试20 5.2.2. 系统硬件调试21 致谢致谢.2323 参考文献参考文献.2424 附录：电路原理图附录：电路原理图.2525 湖州师范学院本科毕业论文 1 第一章第一章绪绪 论论 1. .1 系统背景系统背景 在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。水产养殖、生物 制药、冶金工业、化工生产 、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 反应炉、热处理炉、温室大棚、锅炉中的温度进行检测和控制。当今社会对温度的要求不仅仅局限 于能测量温度的数值，对温度的远程控制，测量的精确度等方面都有要求。在工农业生产过程中需 要实时测量温度，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。总之，随着科技的发展和自动 化水平的提高，温度的自动监测已经成为各行各业进行安全生产和减少损失采取的重要措施之一。 测量温度的关键是温度传感器和单片机。温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分 立式温度传感器，模拟集成温度传感器，智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器 正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。随着“信息时代”的到来，作 为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高， 需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用广发展快。单片机 的发展历史可以分为四个阶段：单片机的初级阶段。由于工艺水平的限制，单片机采用双片的形 式而且功能比较简单。低性能单片机阶段。单片机没有串口，中断处理比较简单。高性能单片 机阶段。单片机寻址范围可达 64KB，内集成 8 位 CPU，性价比高。8 位单片机巩固发展及 16 为 单片机、32 位单片机推出阶段。单片机性价比比 8 位、16 位单片机更加优越。随着社会的发展， 单片机的发展趋势将是向着大容量。高性能化，外围电路内装化等方面发展。单片机以其卓越的性 能，得到了广泛应用，已经深入到各个领域1。 语音技术是现代应用电子技术领域中极其活跃的一门新兴技术,语音处理是声音处理技术中极 为重要的实用技术，是现代电子技术的核心研究对象。语音处理技术的基础是语音模拟技术和数字 信号处理,它包括语音分析技术、语音存储技术、语音识别技术和语音合成和语音播放技术。随着 社会和科技的进步, 语音系统离不开我们日常的工作生活，它给我们的方便使之很多场合都用到它， 诸如电话自动应答、公交自动报站等人性化的设备越来越多 ,而这些设备最核心的部分就是语音自 动录放装置。用磁带记录、存储、还原模拟语音信号的方法早在很旧以前已经被人们使用，基于这 一方法的电子产品也到处可见，且这些产品的体积都很大，在使用的范围上受到了一定的限制。单 片机语音录放系统就是为解决这一问题而设计的，单片机语音录放系统是以数字模拟电路为基础， 利用数字语音电路来实现语音信号的记录、存储、播放等功能。数字语音电路是一种集语音合成技 术、大规模集成电路技术以及微控制器技术为一体的并在近十几年迅速发展起来的一种新型技术。 语音集成电路与微处理器相结合，具有体积小、扩展方便等特点，具有广泛的发展前景2。 湖州师范学院本科毕业论文 2 1.2 主要工作主要工作 本设计利用单片机结合传感器技术基于实用、广泛和典型的原则而开发设计了本温度监测系 统。它的应用性比较强，可以作为各种场合的空气温度监测，并且系统具有操作方便，控制灵活等 优点。它采用的是单片机基于数字温度传感器 DS18B20 的系统。DS18B20 利用单总线的特点可以 方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且 适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。 如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空 调系统的温度检测、石化、机械等。本设计包括温度采集模块、温度显示模块、报警模块、语音报 温模块和温度控制模块五部分组成。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核 心是进行温度监测。 在开始焊接前应利用图书馆和互连网查阅数据采集的相关资料；理解数据采集的原理并设计出 基于 STC 单片机和 DS18B20 的温度测控系统的整体组成框图；研究数据采集各部分的功能和工作 原理；利用 C 语言对数据采集的实现功能进行编程；综合各部分组成本次设计任务。根据找到的数 据采集的相关资料，结合其工作原理和功能对其硬件部分进行设计，对整体框图进行焊接，并检查 有无错误，进行修改，然后对其进行编程，编译通过后，再烧入硬件，进行功能实现，直至达到预 期的结果出现。综合上述本文通过五章节论述本研究，第一章介绍系统背景和主要工作，第二章论 述各个方案的可行性，第三章研究了各硬件电路的设计，第四章研究了软件电路的设计，第五章通 过调试最终完成本研究。 湖州师范学院本科毕业论文 3 第二章第二章系统总体方案设计系统总体方案设计 基于单片机和 DS18B20 的多点温度测控系统广泛应用于工农业各领域。在工农业生产中往往 要检测产品在生产过程中的温度，它能更好的提高产品的质量和生产效率。传统的温度检测系统通 过 A/D 转换及相应的接口电路才能完成温度的测量，这就造成了测量的偏差，同时外部环境复杂、 各种信号的干扰都有可能使测量产生误差，使系统的稳定性和可靠性下降。基于各方面因素的考虑， 多点温度测控系统的设计一方面要提高测得温度的精确度，另一方面要设计出硬件、软件等一系列 可行的方案。 2. .1 设计要求设计要求： 温度测控系统能实现对空气温度的测量,测量范围-10+85；具有动态采集温度，并对温 度进行监视的功能；具有上、下限超温报警的功能； 具有温度的上、下限设定；它的测量精度为 1；能对温度进行语音报温并且能对温度进行控制。 2. .2 传感器部分传感器部分 系统基本方案选择主要是依据温度传感器的不同分类，根据实际需要来选择传感器能更好的节 约资源，简化方案。热敏电阻是用半导体材料制成的敏感元件，其特点是电阻随温度变化而显著变 化，能直接将温度的变化转换为能量的变化。它具有灵敏度高、体积小、较稳定等优点，但其电阻 温度特性呈指数关系，而测量和控制总是希望输出与输入成线性关系。要使热敏电阻输出特性线 性化，可以用温度系数很小的电阻与热敏电阻串联或并联，并进行 A/D 转换，这样使系统制作复杂 化，要达到较高的测量精度需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路 零点漂移误差等问题，使温度检测复杂化，故不采用3。集成数字式温度传感器具有极好的线性和 高精度，其优点是仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/D 模块4，降 低硬件成本，简化系统电路。另外，该温度传感器还具有低压供电、测量精度高、测量范围广等优 点。DS18B20 温度传感器测温范围为-55-+125，在-10-+85C 范围内，精度为0.5C， 它所组成的测温系统结构简单，并且可以在一条线上接多个5。综上所述，DS18B20 广泛适用于工 业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中，以及恶劣环境的现场温度 测量，故采用数字式温度传感器 DS18B20。 2. .3 主控制部分主控制部分 主控制部分是整个系统的大脑，它统筹全局，控制各部分的正常运行。本研究采用 STC89C5216S2 八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算 法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，它可以单独控制多个 DS18B20 控制工作 并且 STC 系列单片机在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成 熟6。STC 系列单片机同样具有 89C51 的全部功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行 湖州师范学院本科毕业论文 4 调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以 不会对芯片造成损坏。 2.4 语音模块语音模块 本设计出于要实现真人发声，因此要选择能实现录音功能的芯片来提前录制要报的温度。采用 中青世纪的 ISD4000 键控分段录放板7。它是采用专门设计的微控制器，无须选择自动适配 ISD33000/4000 全系列语音芯片，录放音时间可达 1-16 分钟，低噪音设计，可实现方便的手动分段 或外接单片机录放控制。板上包括 PIC 单片机、ISD4000 语音芯片及插座、LM386 功放、高清晰驻 极体话筒、最新抗干扰电源模块（能有效防止已有录音的意外丢失）等优质部件。内部已经录制好 相应的语音段，比如说“0”到“9” 、 “点” 、 “度”等。但是该录放版很难买到，对自己的动手能力 等各方面都没要求，所以采用 ISD1420 语音芯片，通过自己焊接一块录放版，把所需要的语音段录 入，达到所要报温德要求，对动手能力要求高，但可实行型强8。 2.5 系统方案系统方案 本系统以单片机 STC12C5A16S2 为主控芯片，处理测量元件采集的数据，并将处理后的数据交 由数码管显示，并管理报警装置。数据采集通过单总线的数字温度传感器 DS1820 完成；当采集数 据超过预设范围时，由蜂鸣器实时报警，并由发光二极管显示触发报警装置的环境参数；采集的数 据由数码管实时显示；预设范围由键盘调节。该系统具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点。 总体电路见图 2-1。 主 控 模 块 显示模块 按键模块 温度数据采集模 块 语音报温模块 温度控制模块 图 2-1 电路方案 湖州师范学院本科毕业论文 5 第三章第三章硬件电路设计硬件电路设计 系统最基本电路的功能主要包括：多点温度测试及其相关处理，实时显示温度信息，实时语音 报温，温度的控制。硬件设计主要包括以下几个模块：电源电路， 键盘以及显示电路，温度测试 电路，语音报温电路，温度控制电路和语音录放版。下面对电路分模块进行说明。 3. .1 电源电源 电源电路电源电路 因为单片机工作电源为+5V，且底层电路功耗很小。采用 7805 三端稳压片即可满足要求9。 具体电路图如图 3-1. 图 3-1 电源电路 3. .2 键盘以及显示电路键盘以及显示电路 键盘电路键盘电路 单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘 都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键盘有编码和非编码两种。非编码键盘硬件电路极为 简单。故本系统采用按键来控制。具体电路如图 3-2。 湖州师范学院本科毕业论文 6 图 3-2 按键电路 .开关状态的可靠输入开关状态的可靠输入 键开关状态的可靠输入有两种解决方法。一种是软件去抖动：它是在检测到有键按下时，执行 一个 10ms 的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认 为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。另一种为硬件去抖动：即为按键添加一个锁存器。两 种方法都简单易行，本设计采用的是软件去抖10。 .各按键对应内容各按键对应内容 表 3-1 按键功能 按键符号 对应功能按键符号对应功能 K1最高、最低、现温度的 切换 K6语音报温控制键（按一 下就报温） K2温度各位之间的切换K9复位键 K3温度加一 K4温度减一 . 选择键盘监测方法选择键盘监测方法 对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种。本设计采用的查询法，即在在 CPU 空闲时调用键盘扫描子程序。 温度显示电路温度显示电路 设计采用的是共阳极七段数码管。显示方式有动态扫描和静态显示，两种方法在本设计中皆可。 由于静态扫描要用到多片串入并出芯片，考虑到电路板成本计算。本人采用是节约硬件资源的动态 扫描方式。具体电路图如图 3-3。 湖州师范学院本科毕业论文 7 图 3-3 显示电路 3. .3 温度测试电路温度测试电路 这里用到温度芯片 DS18B20。它是由 DALLAS 半导体公司生产的 DS18B20 型单线智能温度传 感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量 及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。适合于恶劣 环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20 是一线 式数字温度传感器，具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式。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。 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11。 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。 （1）DS18B20 的内部结构如图 3-4 所示。 图 3-4 DS18B20 内部结构图 DS18B20 有 4 个主要的数据部件： 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 从高位到低位依次为 8 位 CRC、48 位序列号和 8 位家族代码 (28H)组成。 温度灵敏元件。 非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。可通过软件写入用户报警上下限值。 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。 湖州师范学院本科毕业论文 8 （2）DS18B20 的外部结构如图 3-5 所示。 图 3-5 DS18B20 的管脚图 各引脚所对应的功能见表 3-2 表 3-2 引脚功能表 序号名称引脚功能描述 1GND地信号 2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器 件提供电源。 3VDD可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 （3）DS18B20 命令符见表 3-3 表 3-3 DS18B20 控制命令表 指 令 约定代码 操 作 说 明 温度转换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换 读暂存器 BEH 读暂存器 9 个字节内容 写暂存器 4EH 将数据写入暂存器的 TH、TL 字节 复制暂存器 48H 把暂存器的 TH、TL 字节写到 E2RAM 中 重新调 E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、TL 字节写到暂存器 TH、TL 字节 读电源供电 方式 B4H 启动 DS18B20 发送电源供电方式的信号给 主 CPU CPU 对 DS18B20 的访问流程是：先对 DS18B20 初始化，再进行 ROM 操作命令，最后才能对 存储器操作，数据操作。DS18B20 每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制 D 湖州师范学院本科毕业论文 9 S18B20 完成温度转换这一过程，根据 DS18B20 的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要 对 DS18B20 进行复位，复位成功后发送一条 ROM 指令，最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B 20 进行预定的操作。 （4）DS18B20 的温度转换。 以 12 位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 1 8B20 的两个高低两个 8 位的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位。如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625 即可得到实际温度；如果温度小于 0，这 5 位为 1，测到的 数值需要取反加 1 再乘于 0.0625 才能得到实际温度。具体见表 3-4。 表 3-4 DS18B20 寄存器作用表 序 号 寄存器 名称 作 用 序 号 寄存器 名称 0 温度低 字节 4、 5 保留字 节 1、2 1 温度高 字节 以 16 位补码 形式存放 6 计数器 余值 2 TH/用 户字节 1 存放温度上 限 7 计数器 / 3 HL/用 户字节 2 存放温度下 限 8 CRC （5）DS18B20 的单总线数据传输方式。 DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线来完成。硬件连接电路如图 3-6。 湖州师范学院本科毕业论文 10 AT89C51 DS18B 20 1# DS18B 20 2# DS18B 20 3# DS18B 20 20# VCC=5V 4.7K 1WIRE 图 3-6 单总线连接图 DS18B20 采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂 256 个 DS18B20，但实际应用中 发现，如果挂接 25 个以上的 DS18B20 仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过 80 米，否则也会影响到数据的传输。我们可以采用分组的方式，用单片机的多个输入输出口来驱动 多路 DS18B20 或者使用一个 MOSFET 将输入输出口口线直接和电源相连，起到上拉的作用。 对 DS18B20 的设计，需要注意以下问题： （1）对硬件结构简单的电路进行操作，就需要用较为复杂的程序完成。编程序时必须严格按 数据手册提供的有关操作顺序进行。DS18B20初始化、读写时序见图3-7，3-8，3-9。 （2）多点测温时，应考虑系统能实现自检，进行DS18B20 序列号的自动排序，以减少维护和 调试工作量。 （3）DS18B20在两线应用时，应将VCC与GND接在一起，焊接牢固，假如VCC未接，传感器 只送85的温度值。 （4）实际应用时，要注意单线的驱动能力，在单总线上不能挂接过多的DS18B20并且最远接 线距离不能超过80米 12,13。 图 3-7 初始化 湖州师范学院本科毕业论文 11 图 3-8 写时序 图 3-9 读时序 3.4 语音报温电路语音报温电路 这里我们用到的是 ISD1420 语音芯片。它是一种录音数据永久保存、高保真、耗电小、适用于 同单片机接口的新一代语音器件。ISD1110/ISD1420 系列单片录放时间 8 至 20 秒，音质好。芯 片采用 CMOS 技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、 扬声器驱动及 EEPROM 阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少数电阻电 容。在录放操作结束后，芯片自动进入低功耗节电模式、功耗仅 0.5uA。ISD1110/ISD1420 系列 有唯一的录音控制和边缘/电平触发两种放音控制。不分段时外围线路最简，也可按最小段长为单 位任意组合分段， “最大段数”芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的灵活性。芯片采用多电 平直接模拟量存储专利技术，每个采样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、音调各效果，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和 “金属声” 。采样频率从 5.3，6.4 到 8.0KHz，对音质仅有轻微影响。片内信息可保存 100 年（无 需后备电源） ，EEPROM 单片可反复录音十万次14。 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 有一个低电平，A0A7 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 A0A7 有效值范围为 0000000010011111,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 A0A7 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： 湖州师范学院本科毕业论文 12 TQ=0.125s（128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4A2+2A1+0） 例如： 第一段语音从 0 秒开始， 地址设置为 000000000 x00； 第二段语音从 1 秒开始， 地址设置为 00001000=0 x08； 第三段语音从 2 秒开始， 地址设置为 00010000=0 x10； 第四段语音从 2.5 秒开始，地址设置为 00010100=0 x14； 第五段语音从 3.125 秒开始，地址设置为 00011001=0 x19； 把要播放的内容事先录入芯片内，语音芯片的地址端与单片机的 P3 口对应连接起来，24 脚 （PLAYE）与单片机的 P1.2 脚相连（具体连接方式见整机原理图） ，就可以控制 1420 在什么时间 播放什么地址的内容：播放地址由 P3 口提出，播放起始时间及终止时间出 P1.2 脚控制。比如：在 1420 内第二秒、第三秒、第五秒内分别录有声音“湖” 、 “师” 、 “院”三个音，我们令单片机的 P3 口先输出 “0001 0000” ，然后令 P1.2 脚输出 1S 低电位，这样便可报出“湖”这个音，1S 后令 P3 口输出“0001 1000” ，改完地址后再次令 P1.2 脚输出 1S 低电平，便可再报出“师”这个音；同 理把地址改为“0010 1000”令 P1.2 脚输出 1S 低电平可报出“院”这个音。系统工作时，利用键 盘扫描技术与查表方式取得地址并输出。 本系统中各段音所对应的地址如下表 3-5。 表 3-5 语音对照表 语音语音语音所对应的地址语音所对应的地址十六进制表示的地址十六进制表示的地址 00000 000000H 10000 001103H 20000 011006H 30000 100109H 40110 000060H 50000 11110FH 60110 100068H 70001 011117H 80111 100078H 90001 11011DH 100101 100058H 现在温度是0010 000020H 点1000 100088H 湖州师范学院本科毕业论文 13 具体电路如图 3-10。 图 3-10 语音放音电路 3. .5 语音录放版语音录放版 该录放版用于把所要用的语音信息输入到 ISD1420 中储存起来，编程时只要调用即可。 ISD1420 芯片可以和少量的外围元件构成一个最小化的录放音电路。图 3-11 是经典的最小化录放音 电路图：这个最小化系统有一个 LED 指示灯、三个微动开关，可以对芯片的录音、播放、停止进 行控制。三个键有相互制约关系：S3（RECORD）为录音键，当 S3 按下后，再按下 S2 即可进入录 音状态，当录放达到最大时间值或中途放开 S3 录音按键即停止录音。录音结束时 LED 灯点亮，松 开 S2 后 LED 灭，完成一次录音；S1（PLAYL）为边沿触发端，当 S2（PLAYE）为低电平时，该 输入端由高变低时放音。S2 为放音控制电平触发端。当 S1 为高低电平时，该端为出现低电平，芯 片进入放音周期；当该端出现高电平，停止放音。若 S2、S2 均为放音有效电平，放音一直持续到 1420 内存使用结束才结束，而且结束时 LED 点亮15,16。 湖州师范学院本科毕业论文 14 图 3-11 语音录放版 3. .6 温度控制部分温度控制部分 当温度超过所设定温度的上限时，通过继电器（见图 3-12）控制降温设备降低温度；当温度 低于所设定温度的下限时，通过继电器控制升温设备升高温度。 图 3-12 继电器控制电路 3. .7 整体电路整体电路 整体电路见附录五中的电路原理图。 湖州师范学院本科毕业论文 15 第四章第四章软件设计软件设计 4. .1 概述概述 整个软件的设计是建立在硬件相对比较简单的基础上的，所以软件肯定会相对复杂。基于上述 情况，可以把程序分成一个主程序和多个子程序，在需要调用时就调用即可，在以后的软件编程中 也可以多次使用17。 4. .2 主程序方案主程序方案 主程序调用了 5 个子程序，分别是数码管显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度测试程 序、延时程序、语音报温程序。 键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。 温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。 数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。 延时程序：通过延时来实现数据显示。 语音报温程序：实现语音报温。 L E D 数 码 管 显 示 程 序 键 盘 扫 描 程 序 延 时 程 序 语 音 报 温 程 序 温度芯片传 递数据程序 与当前温度相比 较程序 继电器控制程序 程序的结构 图 4-1 主程序方案 主程序通过调用显示子程序、键盘扫描子程序、延时子程序、语音报温子程序等一系列程序 把 DS18B20 所采集的数据直观的表现出来（数码管的显示和语音板的报温） 。 4. .3 温度测试流程图温度测试流程图 通过 DS18B20 测得的温度以二字节补码的形式放在高速暂存存储器中。程序开始要初始化 湖州师范学院本科毕业论文 16 DS18B20，发搜索 ROM 命令，然后读并存储当前的 DS18B20 的序列号18，最后根据序列号判断哪 一个传感器在工作，通过温度转换命令输出温度。 温度测试流程图如图 4-2 所示。 图 4-2 温度测试流程图 初始化 DS18B20 匹配ROM命令 发一个 DS18B20 序列号 等待1u s 读当前 DS18B20 温度 开始 所有 DS18B20 都访问完毕 ? 存在一个 DS18B20? 发搜索 ROM命令 读并存储当前 DS18B20 序列号 跳过ROM命令 初始化 DS18B20 温度转换命令 初始化 DS18B20 Y NY N 初始化 DS18B20 匹配ROM命令 发一个 DS18B20 序列号 等待1ms转换结束 读当前 DS18B20 温度 开始 所有DS18B20 都访问完毕? 存在一个 DS18B20? 发搜索 ROM命令 读并存储当前 DS18B20 序列号 跳过ROM命令 初始化 DS18B20 初始化 DS18B20 Y NY N 湖州师范学院本科毕业论文 17 4. .4 温度显示流程图温度显示流程图 温度通过共阳极数码管来显示，当有键按下时，调用温度显示程序显示当前的温度、设定的温 度上下限。温度显示流程图如 4-3 所示。 显示子程序开始 Flag1=0？ Flag1=1？ temp 等于当前温 度 a4 数码管显示 “C” temp 等于上限温 度 a4 数码管显 示“H” temp 等于下限温 度 a4 数码管显示 “L” temp 输出给前三个数码管显示 返回 K5=0？ 数码管显 示 0 数码管 显示 1 K5 按下了 吗？ 图 4-3 温度显示流程图 湖州师范学院本科毕业论文 18 4. .5 按键流程图按键流程图 将 6 个键的特征编码按顺序排成一张表，然后用当前读得的特征码来查表，当表中有该特征码 时，它的位置就是对应的顺序编码。键盘扫描程序流程图如图 4-4 所示。 按键子程序开始 P2 口赋值 0 xdf P2 口不等 于 0 xdf？ 调延时程序 P2 口不等 于 0 xdf？ KEY 置 1KEY 置 2KEY 置 3 KEY 置 4 P2 口等于 0 xbf？ 返回 P2.2=0 ？ P2.0=0 ？ P2.1=0 ？ P2.3=0 ？ P2.0=0 ？ P2.1=0 ？ P2 口不等 于 0 xef？ 调延时程序 P2 口不等 于 0 xdf？ 两个传感器间 的切换显示 语音报温 P2 为 0 xbf？ 图 4-4 按键流程图 湖州