多功能温湿度传感器论文.doc

石家庄职业技术学院毕业设计（论文）任务书系别电气电子工程系专业电气自动化班级07-1指导教师郝敏钗题目多功能温湿度控制仪一、设计内容设计并制作“多功能温湿度控制仪”二、设计（论文）要求：1、收集相关资料，课题调研2、产品指标：1.能够测量温湿度，其中温度：精度0.5，测量范围0100，湿度：精度：5%，测量范围0100%；能够设定温湿度的上下限，并能够超限报警，还能够实现自动控制外部设备调节温湿度；2.具有时钟功能，该时钟有“断电不断时”的功能，用户能够设置4个断点时间，并能自行关闭开启闹钟；3.为了方便用户使用，具有远距离控制功能4.所有的用户信息要求永久保留。5.具有语音播放功能。3、编写毕业论文三、毕业设计完成的图纸和资料1、设计的流程图2、程序设计3、编写的设计说明书4、设计实物，指标合格结题形式： “多功能温湿度控制仪”产品实物、论文时间分配：12月8号1月8号 毕业实习、课题调研1月9号3月16号 设计课题的初步设计方案3月17号4月30号 设计并制作设计实物5月1号5月20号 实物调试、编写论文5月21号5月31号 打印修改论文 临答辩 整理说明书、答辩联系电话邮箱：指导形式校内：面对面指导 校外：电话或电子邮件、面对面指导等31多功能温湿度控制仪学生姓名： 张颖指导教师： 郝敏钗系 别： 电气与电子工程系专 业： 电气自动化年 级： 07级电气1班提交论文时间： 2010年6月5号摘 要本论文是STC89C52为控制核心，利用 DS12C887实时时钟芯片进行时间的读取，采用SHT10温湿度传感器实现对温度和湿度的采集、并将当前的温湿度、时间经单片机处理后显示在12864图形液晶上，同时利用存储芯片存储当前用户信息。根据当前用户所设定的温湿度数值、闹钟数值进行温湿度声光报警、闹铃响应、自动调节加热或加湿器件以实现温湿度的自动调节和采集。本次设计还具有语音播报万年历功能，真正的实现了“多功能温湿度控制仪”。关键词：多功能 STC89C52 控制仪 STH10 温湿度DS12C887 12864图形液晶 语音播报目 录第一章 前言2第二章 系统的方案论证31 系统的结构和组成32 控制要求分析3 方案设计与论证4 理论数值分析计算6第三章 硬件电路设计7 微控制器设计7 信息的采集、及硬件电路设计11第四章 软件程序设计19 主程序设计及功能实现分析19 子程序设计及功能实现分析22第五章 技术指标26第六章 总结29参考文献29附录A.1整体电路原理图30附录A.2 系统设计原理图31第一章 前言温度与湿度与人们的身体健康息息相关。人们每天都在谈论着天气，同时温度也是必谈的话题之一，人们根据户外的温度变化逐渐的调整着自己的衣物，使自己处于最佳的状态。在温度这个十分敏感的话题外，湿度也是与人们的身体健康有着十分密切的关系。人们处于十分干燥或者十分湿润的环境中都十分容易生病，处于合适的湿度的环境中生活、工作将十分有益于人们的身体健康。生产出一种温湿度检测、自动调节系统将会十分有益于人们的生活的。人们在什么样的温度和湿度情况下，人们的身体状况为最佳状态呢？冬天温度为18至25，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。温度在其它的工业，农业生产上的作用也不可忽视。工业生产上，无论是加工的器件还是用于加工的机器，温度过高或过低，都会影响其生产质量和效率；湿度过高或过低已影响着产品的存储，例如：铁在湿润的环境中容易生锈，汞在干燥的环境中容易挥发等在农业生产上，温度过高或过低都会影响植物的生长。温度过高时，植物的蒸腾作用比较旺盛，如不及时补充水分，都会使植物失水过多而影响生长甚至死亡。湿度过高或过低，也不利于植物的生长。介于以上种种因素，对温湿度的检测和调整，是人们在生产、生活中十分重要的事情。在这高速发达的电子信息时代，温湿度自动控制将会大大的方便人们的生活、生产的。温湿度检测、自动调节系统的基本功能是：该系统能够自动检测当前的温湿度、并能够根据人们所设定的指标，调整当前的温度和湿度数值，使当前的温度和湿度处于人们设定的范围内；该系统应该设置时钟信息，以便根据当前时间记录当前的数据；种种数据信息，该系统应该有一定的存储结构，以便断电后能够保持当前用户设置的信息。第二章 系统的整体设计 系统的要求分析根据当前生产生活的需要、设计任务的基本要求，设计并制作“多功能温湿度控制仪”，要求该控制仪能够完成以下任务要求：1、具有时钟功能，并具有语音报时功能，要求该时钟信息不受外界因素的影响，不用经常的调换电池和调整时间，并能够设置四个断点闹钟功能，用户可根据需要开启和关闭闹钟；2、能够采集当前温度和湿度，温度精度0.5，测量范围0100，湿度精度5%,测量范围0100%，并能够实时的显示出来，并能够设置温度和湿度的上下限数值，并能超限声光报警指示，并能根据上下限数值对外界的加温或加湿装置进行调整；3、该仪器能够进行无线远程控制，并能具有“休眠”和“快速启动”的功能。4、所有的用户信息要求具有断电保持功能。5、具有语音朗读功能。 系统的结构和组成 1. “多功能温湿度控制仪”的设计结构：温湿度采集键盘输入微控制器信息显示时钟信息用户信息存储信息处理控制图2.2.1 “多功能温湿度控制系统”设计结构框图说明：根据设计要求，微控制器采用8051系列单片机，由于微控制器要处理的信息数量大，既要接收信息，又要处理信息，为了增强系统的稳定性，信息的处理控制模块，采用辅助控制器，来进行信息的处理控制。语音朗读从机控制器主机信息声光报警外部控制图2.2.2 信息处理设计框图方案设计与论证控制器选择：根据任务要求，选择8051系列单片机作为主机控制器和从机控制器，主机处理的信息多、任务量大，采用具有STC89C52单片机，从机主要受主机的信息管理控制，从机的任务量相对较少，因此选用STC12C4052单片机作为从机控制器。1. 温湿度采集模块方案一：采用模拟温湿度测量元件，外加模数转换电路，向主单片机输入信息，模拟测温元件如：热敏电阻，模拟测湿元件：湿敏电阻；由于分立的的热敏电阻、湿敏电阻受温度的影响较大，需要外加温湿度补偿电路，测量的准确度较低，因此不选择这一方案。方案二：采用分立的数字测温、测湿传感器，这样不用外加模数转换电路，数字测温传感器如DS18B20,测湿度传感器如：LSD-5-A型湿度传感器；输出的数据比较准确，但是占用的I/O资源比较多，DS18B20虽然是单总线数据操作，但是单总线的软件程序比较复杂。方案三：采用集成的温湿度测量传感器如：DHTXX,SHTXX；这两种市售的集成温湿度测量传感器，接口简单测量数据稳定。DHTXX系列的温湿度传感器相对SHTXX的传感器价格上只有几块钱，但是DHTXX的测温范围为050，湿度测量范围为20%90%，不满足本此设计要求，而SHTXX如STH10温湿度传感器，测温范围为-40120，测湿范围为0100%,测温精度：0.5，测湿精度4.5%，满足本次设计要求。根据上述设计方案论述，选择SHT10作为温湿度信息采集模块。2. 时钟信息采集模块方案一：采用单片机内部的定时器，通过软件实现当前时钟信息功能。这样虽然充分运用了单片机系统，但是单片机在系统掉电后，不能够继续运行时间，不能够达到本次设计要求。方案二：采用外部时钟模块。如：DS1206,DS12C887等，DS1206实时时钟价格相对较低，但是DS1206要外加电池供电，不满足本次设计要求。DS12C887内部含有锂电池，在系统掉电的情况下，内部时钟仍能够精确的走10年之久。DS12C887含有自动校准电路，能够自动调整时间，不必用户自己调整。根据上述方案论证：时钟模块采用DS12C887。3. 用户信息存储模块当前数据的存储芯(EPROM)片1K内存(EPROM)有：AT93C46,AT24C08两种类型的芯片，其中这两种芯片的基本功能相同：芯片可承受1，000，000次读写操作，片内数据存储可达100年，低功耗工艺，写入时自动清除存储器的内容等，区别：AT93C64读写操作采用SPI总线格式，而AT24C08操作为I总线格式，二者比较AT24C08占用的I/O口资源比较少，因此本次设计采用AT24C08作为数据存储(EPROM)芯片。4. 信息显示模块方案一：数码管：操作方便，成本比较低，但是功耗比较大，数码管只能显示数字，不能够显示字符或汉字等，有一定的功能限制；方案二：1602液晶：相对数码管的成本较高，但是1602液晶能够显示字符、符号、数字等，功能更加完善，但是外围接口电路占用的I/O口资源比较多，不能够显示汉字，在要达到显示本次的任务要求有一定的难度。方案三：12864图形液晶：成本虽然较高，但是功能更加的完善，内部有字库，能够显示数字、字符、汉字、自定义图形等，并且功耗比较低，性价比较高，有两种工作模式选择：并行数据、命令传输，串行数据、命令传出；采用串行方式，只需要占用3个I/O口，是本次设计的最佳选择。根据上述方案论证：信息显示模块采用12864。5. 当前时间的朗读、闹钟声音、温湿度超限报警声音提示、开机音乐等声音模块设计方案：方案一：采用蜂鸣器：优点成本比较低，操作十分简单；缺点是对于各种声音只能够通过软件编程调节声音频率，然后通过软件查表实现，但是使用时软件设计达到本次设计要求十分的困难，并且输出失真比较大，很难实现。方案二：采用语音芯片：使用专用语音录放芯片实现。专用芯片有很多型号，这里我们选择了现有产品中性能最好的ISD4004-08M芯片，该芯片能够连续录音8分钟，可分2400段，同时采用SPI串行总线接口，便于与单片机连接，8K的采样率可以提供高质量的语音信息，对于任务要求的完成已经游刃有余。根据上述方案论证：语音模块、声光报警模块采用：ISD4004语音芯片。 理论数值计算1. 发光二极管指示电路设计发光二极管的工作电压U=1.5V，正常工作的电流为10mA，而电源电压为VCC=5V。所以为了使发光二极管能够正常工作，要串联限流电阻R。R= 2. 关于语音朗读芯片ISD4004电路电压设计ISD4004的工作电压为3.3V,而电源电压为5V，为了得到3.3V电压，有多种方式，可采用市场常见的稳压电路117，但是外围电路比较复杂，我采用了ISD4004的电源两端串联一发光二极管来实现，发光二极管工作时的管压降为1.5左右，而串联之后刚好满足条件。3. ISD4004语音电路指定段落放音设计我们选用的ISD4004-08M芯片采样频率8KHz，录音时间8分钟，内部分2400段信息，每一段200mS，地址范围为0000H-0960H。末地址计算公式为：，其中A0为首地址，X为段数。按此公式可唯一确定录放起始地址和准确的录放时间。第三章 硬件电路设计微控制器设计本次设计主机微控制器采用：STC89C52单片机，从机微控制器采用：STC12C4052单片机。STC89C52单片机系统电路设计STC89C52单片机与传统的8051单片机兼容，基本信息如下：STC89C52单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成，其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。l 微处理器该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进行位变量的处理。l 数据存储器片内为128个字节，片外最多可外扩至64k字节，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等，所以称为数据存储器。l 程序存储器由于受集成度限制，片内只读存储器一般容量较小，如果片内的只读存储器的容量不够，则需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64k字节。l 中断系统具有5个中断源，2级中断优先权。l 定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器， 具有四种工作方式。l 串行口1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。l P1口、P2口、P3口、P4口为4个并行8位I/O口。l 特殊功能寄存器共有21个，用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。由上可见，STC89C52单片机的硬件结构具有功能部件种类全，功能强等特点。特别值得一提的是该单片机CPU中的位处理器，它实际上是一个完整的1位微计算机，这个一位微计算机有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位机在开关决策、逻辑电路仿真、过程控制方面非常有效；而8位机在数据采集，运算处理方面有明显的长处。MCS-51单片机中8位机和1位机的硬件资源复合在一起，二者相辅相承，它是单片机技术上的一个突破，这也是MCS-51单片机在设计的精美之处。单片机最小系统设计图3.1.1单片机最小系统2. STC12C4052单片机系统电路设计由于主控芯片的I/O资源有限，并且采集信号和数据显示加长了主程序的的运行时间，为了方便控制，减少主控单片机的运作负荷量，故采用辅助小型单片机STC12C4052作为辅助单片机作为信号的处理，执行机构。STC12C4052单片机的特点：增强型 8051 CPU，1T，单时钟/ 机器周期，指令代码完全兼容传统8051l 工作电压：l STC12C2052AD 系列工作电压：5.5V - 3.5V（5V 单片机）/ 3.8V - 2.2V（3V 单片机）l 工作频率范围：0 - 35 MHz，相当于普通8051 的 0420MHzl 用户应用程序空间1K / 2K / 4K / 6K / 8K / 10K / 12K 字节.l 片上集成 512 字节 RAM(STC12C5410AD 系列), STC12C2052AD 系列单片机为256 字节RAMl 通用I/O 口（27/23/15 个），复位后为： 准双向口/ 弱上拉（普通8051 传统I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个I/O 口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mAl ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器l 可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片l EEPROM 功能l 看门狗l 内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体12M 以下时，可省外部复位电路）l 时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器l 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟l 常温下内部R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHzl 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，应认为是4MHz 8MHzl 共6 个16 位定时器/ 计数器，l 两个专用16 位定时器T0 和T1l 再加上PCA 模块可再实现4 个16 位定时器，STC12C2052AD 系列只有两路PCAl 外部中断2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断唤醒l PWM(4 路）/PCA（可编程计数器阵列,4 路）,5410 系列是4 路，2052 系列只有两路l - 也可用来当4 路D/A 使用l - 也可用来再实现4 个定时器l - 也可用来再实现4 个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可分别或同时支持)l 工作温度范围： 0 - 75 / -40 - +85STC12C4052单片机引脚信息图3.1.2 STC4052单片机STC12C4052 I/O口的基本功能和传统的8051单片机兼容，P1口为准输入输出口，内部集成上拉电阻，因此驱动电路时，不用外加上拉电阻，P3口没有P3.6口，除了和传统的8051单片机的基本功能一样，还有其他的扩展功能，如PWM调制电压输出，D/A转化功能等，由于本次设计只用到了STC12C4052的基本功能，对于扩展功能这里不在赘述。特殊说明：P30、P31口具有ISP在线下载功能，因此无需专门的仿真器，下载器。单片机最小系统：图3.1.3晶振电路图3.1.4复位电路本次设计采用STC12C4052作为信息的处理、控制芯片，根据上述STC12C4052单片机的特点，完成语音播放功能、温湿度超限报警功能、定点闹钟功能是游刃有余的。与主单片机的接口采用了串口通信的方式，也就是说主单片机通过串口通信的方式来控制从单片机（STC12C4052）但此时要注意，两单片机应采用共地的方式。实际操作中，STC12C4052单片机的波特率设置应比STC89C52单片机的通信波特率大1倍。 信息的采集、及硬件电路设计1. 温湿度采集模块温湿度采集转换模块，采用SHT10数字温湿度传感器 SHT10温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器包括一个电容式聚合体测温元件和一个能系式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口电路在同一芯片上无缝连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性比价极高等优点。每个SHT10传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。较准系数以程序的形式存储在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制串行接口和内部基准电压，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。框图：SCK数字2-线 接口 &CRC发生器较准传感器温度传感器湿度传感器D14bitAAmplificationDATAGNDVDDSHT10接口电路图3.2.1 SHT10接口电路SHT10的供电电压为2.45.5V。传感器上电后，要等待11ms以越过“休眠”状态。此区间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。串行接口（两线双向SHTxx的串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面都做了优化处理；但与C接口不兼容）；2. 时钟模块DS12C887时钟芯片能够自动产生世纪、年、月、日、时、分、秒等时间信息，其内部有世纪寄存器，从而利用硬件电路解决了“千年”问题。DS12C887中自带锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持10年之久。对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午：芯片内部时间的存储方式也有两种，一种用二进制数表示，另一种使用BCD码表示。DS12C887时钟芯片中带有128B的RAM，其中11B RAM用来存储时间信息：4B RAM用来存储DS12C887的控制信息，称为控制寄存器；113B通过RAM供用户使用。此外，用户还可对DS12C887进行编程以便实现多种方波输出，并对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。该芯片内部有一个精密的温度补偿电路用来监视Vcc的状态，如果检测到主电源的故障，该器件可以自动切换到备用电源供电。V引脚用于支持可充电电池或超级电容，内部包括一个时钟有效的涓流充电器。DS12C887通过一个多路复用的单字节接口访问，该节都支持Intel和Motorola模式。DS12C887将它自己与石英晶体和电池集成在一起。DS12C887特性描述如下：为充电电池或超级电容提供涓流充电。l RTC计算秒、分、时、星期、日、月、年信息，具有闰年补偿，有效日期至2099年。l 具有二进制数或BCD码表示时间。l 具有AM，PM表示的12小时或24小时模式。l 夏时制选择。l 可选择Intel或Motorla总线时序。l 三路中断可分别通过软件屏蔽与检测。l 闹钟可设置为每秒一次至每星期一次。l 周期可设置在122us500ms之间。l 时钟终止刷新周期标志。l 可编程的方波输出信号。l 自动电源失效检测和切换电路。l 可选的工业级温度范围。引脚结构图图3.2.2 DS12C887引脚结构l MOT总线操作时序选择端。它有两种总线工作模式，即Motorla和Intel模式。当MOT接Vcc时，选用Motorla模式；当MOT接地或悬空时，选择Intel模式。不同的模式选择对应不同的时序。本次毕业设计采用Intel总线模式，将MOT引脚悬空。l 2、3、16，2022（NC）+空引脚。l 411(AD0AD7)复用地址数据总线。l GND、VCC内部电源。l 13 芯片片选端。低电平有效。l AS 地址输入端。在进行读/写操作时，AS的上升沿将AD0AD7上出现的数据地址信息锁存到DS12C887上，而下一个下降沿清除AD0AD7上的地址信息，不论CS是否有效，DS12C887都将执行此操作。l R/ 读写输入端。该引脚也有两种模式，当MOT接VCC时，R/工作在Motorla工作模式，此时，该引脚的作用是区分读操作还是写操作，R/高点平时为读操作，R/为低电平时为写操作；当MOT引脚接GND或悬空时，该引脚工作在Intel模式，此时该引脚作为写允许输入，即Wirte Enable，此信号的上升沿锁存信号。l 数据选择或读输入脚，Intel模式是读允许输入引脚，即Read Enable。l 18 芯片的复位引脚。低电平有效，通常将该引脚接VCC即可。l 23 SQW 方波输出引脚。当供电电压VCC大于4.25V时，SQW引脚可输出方波，此时，用户可以通过对控制寄存器的编程来得到13种方波信号的输出。DS12C887各寄存器定义（以二进制模式为例）0009为DS12C887的时间寄存器，用户可通过对这些寄存器的读、写来实现时间的读取和修改，例如：用户读取00H位寄存器的内容，可得到秒的信息，同时用户可通过对相应的寄存器写操作进行时间的修改。0A0D寄存器为DS12C887的控制寄存器，通过对这些位的操作，用户可实现相应的功能设置：开启或关闭内部电池、设置方波输出、选择时间读取的二进制模式或BCD模式、选择24小时或12小时制等。DS12C887接口电路：图3.2.3 DS12C887接口电路1. 存储模块存储模块采用AT24C08。AT24C08接口介绍：图3.2.4 AT24C08引脚结构图1、2、3引脚A0、A1、A2为内部地址设置，当总线上有多个I器件时，通过1、2、3的不同接线方式，能够设置芯片读取时的地址。本次设计，采用1、2、3引脚接地，对该芯片读操作时：0xa1，其中a为高4位，固定数值，A0、A1、A2为低四位的高三位地址，最低位为1时是读命令，为0时是写命令。5、6引脚为数据输入、时钟信号端，为数据读写的控制信号端。7引脚为数据的写保护端，不用时通常接低电平。4、8引脚为电源端。AT24C08接口电路： 图3.2.5 AT24C08接口电路2 显示模块电路设计显示模块电路采用：12864图形液晶。带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为12864,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字。也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块 基本特性:低电源电压（VDD:+3.0-+5.5V）显示分辨率:12864点内置汉字字库，提供8192个1616点阵汉字(简繁体可选)内置 128个168点阵字符2MHZ时钟频率显示方式：STN、半透、正显驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS视角方向：6点背光方式：侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10通讯方式：串行、并口可选内置DC-DC转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度: 0 - +55 ,存储温度: -20 - +60 串行操作模式：基本接口电路图3.2.6液晶接口电路3. 语音朗读、报警电路设计语音朗读、报警模块采用ISD4004语音芯片。ISD4004-08M芯片介绍：ISD4004-08M语音芯片的工作电压3V，单片录放时间8分钟，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品。芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪即高密度多电平闪烁存储阵列。芯片设计是基于所有操作必须有微控制器控制，操作命令可通过串行通讯接口（SPI或Microwire）送入。芯片采用多电平直接模拟存储技术，每个采样值直接存储在片内闪烁存储器中，因此能够非常真实、自然的再现语音、音乐、音调和效果声，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”。采样频率可谓4.0kHz，5.3kHz，6.4kHz,8.0kHz,频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存储器中，可在断点情况下保存100年以上（典型值），反复录音10万次以上。接口电路：图3.2.7 ISD4004电路电路接口说明：中断(INT)引脚可检测ISD4004的录放操作是否已达到存储器末尾，当检测到EOM或OVF信号，该引脚变低；行地址时钟（RAC）每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行（ISD4004系列中的存储器共2400行），该信号175ms高电平，25ms低电平，该端可用于存储管理技术。SPI总线编程时，CS、MSISO、MOSI、SCLK可按照SPI总线写时序即可。4. 外部设备控制电路设计外部电路设备控制电路，我们主要采用继电器控制，用单片机的一个I/O口控制继电器，但是8051单片机的输出电流比较小，所以采用中功率放大的三极管8050构成电流放大电路来驱动继电器。图3.2.8 外部设备驱动电路第四章 软件程序设计 主程序设计及功能实现分析1. 主程序流程图开始主菜单显示进入到相应的模式各模块程序初始化中断程序初始化等待从机上电向从机发送播放开机音乐命令确认键是否按下？选择键是否按下？否是否是 图4.1.1 主程序流程图（主机）初始化从机进入相应的模式接受主机模式、数据进入模式0（各部分禁止状态）主机是否发送命令播放、执行是否结束否是否是图4.1.2 主程序流程图（从机）2. 功能实现分析开机后，首先串口中断程序进行初始化，以便后续主机（STC89C52单片机）和从机（STC12C4052单片机）进行通信，等待1s，目的是等待从机上电，这是十分必要的，如果没有等待，在下面的主机发送开机音乐的情况下，从机很有可能接收不到信号。等待1s后，从机上电结束，主机向从机发送开机音乐命令，从机开始执行命令。此后从机播放开机音乐一直到主程序初始化结束，主从机模式的好处从这点就开始体现出来了。开机音乐模式播放的同时，主机继续进行一下步骤，主机进行各部分初始化工作，读取用户上次设置的温湿度数值、开关控制器情况；读取当前时间：年、月、日、时、分、秒，并读取用户设置的四个定点闹钟数值及闹钟的开关情况；读取当前的温湿度数值一切读取时间一共有1s左右，紧接着进入显示模块初始化状态，显示制作者的信息等，显示结束后开机音乐同时结束进入主菜单显示模式。主菜单模式：1.万年历2.定点闹钟设置3.温湿度控制；按下选择键，可随着光标选择相应的模式，按下确认键，则进入响应的模式下。从机默认状态处于禁止输出状态，主机无任何命令时，从机输出为0，当主机发送相应的命令，从机执行相应的模式。 子程序设计及功能实现分析1 万年历程序流程图万年历模式初始化进入闹钟模式或温湿度报警模式闹钟、温湿度报警是否开启检测闹钟、温湿度报警状态显示当前时间读取DS12C887中的时间信息，温湿度信息，闹钟信息播放当前时间图4.2.1 万年历模式程序流程图万年历模式功能实现说明：进入万年历模式情况下，首先进行万年历初始化，读取当前的温湿度数值，当前时间信息。并重新刷屏显示出来，这一点很重要。并主机向从机发送播放当前时间命令，从机播放当前时间。此后进入万年历实时显示阶段。实时读取当前的时间、温湿度数值，并显示出来；与此同时检测闹钟状态和温湿度报警状态，如果满足闹钟或温湿度报警信息，则进入相应的状态。2 定点闹钟设置流程图定点闹钟设置模式初始化修改当前数值确认键是否按下选择相应的时间存储当前用户调整信息，指针归位选择按键是否按下+、-键是否按下否是是否图4.2.2 定点闹钟设置模式程序流程图定点闹钟设置模式功能实现说明：进入定点闹钟设置模式后，用户可设置四个定点闹钟时间设置，用户可设置闹钟的开关状态。首先进行定点闹钟设置模式初始化操作，主要读取先前用户设置的闹钟信息：四个闹钟设置的时间，闹钟的开关状态。此时，通过选择键的调整可选择要修改的时间，当光标在相应的时间下面闪烁，用户可通过加减键调整当前时间的数值，按下确认键，用户将设置的信息存储到存储信息模块中去。3 温湿度控制模式流程图温湿度控制模式初始化否+、-键是否按下STH10温湿度传感器中实时读取当前温湿度数值，报警信息是数值调整将当前温湿度实时显示，并检测报警信号否否确认键是否按下选择键是否按下是是存储当前用户的调整信息选择要调整的温湿度上下限数值图4.2.3温湿度控制模式程序流程图温湿度控制模式功能实现说明：进入温湿度控制模式下，用户可以实时的观测到温湿度的变化。温湿度的精度为小数点后一位。首先进行温湿度模式初始化，读取当前温湿度数值及温湿度的上下限数值，温湿度报警标志位数值。此后，进入当前温湿度显示，并实时检测当前报警情况，一旦标志位置，则发送报警信号。此后，用户要修改当前信息，可通过按键进行调整，具体调整方法与定点闹钟设置模式一样，这里不在赘述。 程序分析补充及编程时的注意事项1. 程序分析补充无线遥控对系统待机的使用：按下无线遥控的c键，当接收信号灯闪烁，此后黄色待机指示灯发出黄色指示信号，表明主机已经进入待机状态。此时，液晶屏上的显示不变，但是数据已经停止更新，按键的功能也失去作用；当按下a键，接受信号灯闪烁，在按下d键，此时解除待机状态。编程过程是利用8051单片机的休眠功能，对PCON寄存器操作。2. 编程时的注意事项操作DS12C887时的注意事项：DS12C887时钟芯片在出厂时内部振荡器均为关闭状态，这是为了避免在开始使用前消耗锂电池的能量。寄存器A的46位为010时，打开振荡器并使计时链可用。为11X组合使用时，(DV2=1,DV1=1,DV0=X)打开振荡器，但振荡器的计时链保持复位状态。这三位的其他组合方式均使振荡器关闭。