(样例)一种基于USB的语音播报温湿度计.doc

延安大学西安创新学院本科毕业论（设计） 单位代码： 005 分 类 号： TN 延安大学西安创新学院 本科毕业论文（设计）题 目： 一种基于USB的 语音播报温湿度计 专 业： 电子信息工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 黄 同 职 称： 讲 师 毕业时间： 二零一四年六月 34一种基于USB的语音播报温湿度计摘要：在众多环境因子中温湿度因子是比较重要的环境因子，本文设计了一种基于单片机的温湿度测量系统，本系统具有一定通用性。本设计采用功能强大，价位低廉的STC89C52单片机。控制芯片采用技术成熟的DHT11芯片作为测量温度和湿度的传感器，由于DHT11自带A/D转换，使电路大大简化。采用集成芯片OTP语音芯片作为语音播报系统控制芯片，大大简化了电路设计和方法设计。显示方面采用的是微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的1602液晶显示器。另外，考虑到节能和环保的因素，本设计采用的是USB供电。由本设计做成的温湿度检测系统结构简单、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。关键词：1602液晶显示；OTP语音芯片；STC89C52单片机；DHT11芯片；USB. A USB based voice broadcast thermometer and hygrometerAbstract：In a number of environmental factors in temperature and humidity factor is more important environmental factors, we design a microcontroller-based temperature and humidity measurement system, the system has a certain versatility. The design uses a powerful, low price STC89C52 microcontroller. Control chips using mature technology the DHT11 chip as a sensor for measuring the temperature and humidity, since the the DHT11 comes with A/D conversion, so that the circuit is greatly simplified. Chip OTP voice chip as a voice broadcast system control chip, greatly simplifying the circuit design and methods of design. The display used micro-power, small size, content-rich, ultra lightweight 1602 liquid crystal display. In addition, taking into account the factors of energy saving and environmental protection, the design uses a USB-powered. By the design of a temperature and humidity detection system has the advantages of simple structure, wide measuring range, high reliability, safety and practicality of higher.Keywords: 1602 LCD; OTP voice chip; STC89C52 microcontroller; DHT11 chip; USB.目录1引言12系统硬件设计12.1系统指标要求及工作任务12.2系统设计方案选择22.3系统工作框图32.4系统工作原理42.5 STC89C52单片机42.5.1 晶振回路52.5.2 复位电路52.6 温湿度测量电路的设计62.6.1 DHT11介绍62.6.2 DHT11的工作原理62.6.3 DHT11的传输特性92.6.4 温湿度测量电路设计102.7 1602液晶显示电路设计112.8语音播报电路设计132.8.1 OTP NY3P035AP8语音芯片介绍132.8.2管脚分布132.8.3 功能说明142.8.4 输入脚的输入选项142.8.5典型电路应用142.8.6 在本设计中的应用153软件设计153.1软件流程163.2初始化模块163.3温湿度检测模块173.4 1602液晶显示模块174系统调试174.1程序调试174.2实物调试185系统制作与测试185.1系统制作185.2系统测试196结束语19参考文献21致谢22附录 程序231引言在这个高速发展的信息时代，作为获取信息的手段,传感器技术的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。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，我们不仅要掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效尽力开发研制适合自己的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温湿度感器就是其中很重要的一类，它发展速度快，应用领域也很广泛，并且还有很大发展潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温湿度传感器的深入研究，基于实用、准确和广泛的原则进行了本次设计。近年来，国内外在温度和湿度传感器研发领域取得了很大进步，温湿度传感器正从结构复杂化、功能简单化向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代温湿度测控系统创造了有利条件，也将温度、湿度测量技术提高到新的水平。2系统硬件设计系统的硬件设计包括控制系统最小系统的设计，湿度和温度测量回路的设计，显示电路的设计，语音电路设计，以及电源电路的设计。2.1系统指标要求及工作任务根据家居环境，设计本产品的主要技术指标为：（1）测温范围：050，湿度测量范围为20%95%Rh；（2）温度测量精度：0.2C, 5%Rh；（3）湿度测量误差：4%Rh；（4）电源工作范围：VDC.3.55.5V。在对各类湿度、温度传感器原理介绍的基础上，根据本毕业设计实际的任务要求，完成湿度、温度传感器芯片的选型，系统芯片的选择，并设计显示接口电路、电源电路、语音播报电路、部分功能电路的程序。系统主要功能如下几点：一、系统上电后，实时监控家里的温度和湿度，并实时显示到液晶1602上。二、系统还增加一个语音播报温湿度数值按键。当按下语音播报键时，系统则自动根据当前的温度值自动播报。如温度：20度，湿度：50%，则语音播报：当前温度：二十度 ，当前湿度：百分之五十。2.2系统设计方案选择作为家庭用的环境检测类仪器，系统工作的可靠性，实用性，长久性指标也是系统在设计时值得考虑的几个因素1。结合本设计的设计任务要求，能实现本设计要求的方案基本上有以下三种。（1）纯模式这种方案所有的电路均采用模拟电路构成，包括湿度、温度信号的采样、放大电路、报警电压的电位调节设置，模拟比较器的选用以及驱动超限报警电路，模拟的电磁结构的指针式显示电路等，尽管这种电路也能起到温度，湿度的实时测量与报警，但是不能获得湿度、温度的历史数据，显示方式也不够直观，在抗干扰性能上由于电路没有足够的判断能力可能会增加误报警从而引起错误动作，而且在价格上也无优势可言，由上述原理构成的这类仪表被称之为第一代仪表，目前设计的仪表中极少使用这类结构。（2）智能式利用目前成熟的计算机技术，依靠计算机强大的处理能力，对数据前向通道采集到的湿度，温度数据进行判断、处理、存储，并可采用十分简单的方法通过显示驱动芯片将显示信息送出进行数码显示。对测量所得结果超限时的报警处理可以按照测量时间的不同情况分别设置不同的报警值。系统将会对测量回路巡回监测。 （3）数字式 这种方案在信号的采样、放大电路、报警设置以及报警电路等环节与第一种方案区别不大，只是在放大电路后采用了A/D转换电路，它将模拟量转换成数字量，然后经过驱动电路进行数码显示，它最大的好处是显示直观，这是模拟式产品向智能式产品过渡的中间型产品，属于第二代仪表，在上个世纪80年代的设计中大都采用这种结构的方案，在日常生活中看到的大都是未被替换的产品。在目前的设计中，这种方案是非常可行的。常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。因为测量湿度要比测量温度复杂的多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其它因素（大气压强、温度）的影响。所以湿度的测量比温度的测量要复杂的多。目前国内外对温度和湿度测量产品有很多，但是大部分的产品都是用红外热辐射的传感器制作的。本设计使用比较常见的温湿度传感器和价格便宜的电子元器件。它还具有较高的安全性，可靠性，适用于一般的家庭。鉴于国外欧美等国家微电子技术的发展，在不少的测试领域，将一个系统的所有电路，包括CPU都集成在一块芯片上，构成一个集成的系统，况且这也是目前仪表发展的方向。所以本设计采用集成芯片DHT11作为温湿度传感器。鉴于以上情况，本设计考虑到国内目前的现状，构成器件的来源以及微电子技术的发展趋势，本设计决定采用数字式的设计方案设计。2.3系统工作框图本设计中的家用温湿度播报测量系统能够及时反映当前系统工作区的温室等信息，温室等信息通过液晶1602直观地显示给用户，系统按键之后还可以进行语音播报。 温湿度采集液晶1602显示单片机输入程序控制语音播报因此，本系统共分为温湿度采集、液晶1602显示、语音播报、程序控制4部分。如图2-1所示。图2-1 系统工作框图本系统运行时实时采集温度及湿度信息，并实时显示当前温湿度信息，按下复位按键系统启动语音播报发出声音。2.4系统工作原理原理图是指电路中各元件的电气连接关系示意图，重在表达电路的结构和功能。利用Protel DXP提供的丰富的原理图元件库2，可以快速地绘制出清晰美观的电路原理图。下面是本次设计的系统原理图：图2-2 系统电路图2.5 STC89C52单片机微型计算机即单片机是因工业测控系统数字化，智能化的迫切需求而发展起来的。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。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。此系列单片机易于开发、使用灵活、而且体积小、抗干扰能力强，可以兼容种类众多的支持芯片、较为丰富的软件资源，可以工作于各种恶劣的条件下，工作稳定等特点。考虑到本系统的需要以及本人对单片机的熟悉程度，因此本设计选用STC系列的STC89C52单片机作为本系统的CPU。由STC89C52单片机为核心的单片机最小系统包括晶振电路和复位电路。2.5.1 晶振回路晶振回路的主要任务是为STC89C52单片机正常工作需要的时钟电路提供一个稳定的工作频率。根据STC89C52单片机时钟周期的要求，回路需要选用频率为12MHz的晶振。晶振回路由电容和陶瓷谐振器晶振组成。作为单片机的时钟源。STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出端分别是引脚XTAL0和XTAL1,在XTAL0和XTAL1端口接上时钟电源即可构成时钟电路。本设计中采用内部时钟产生方式。如图2-2所示。在XTAL0和XTAL1两端跨接晶振，与内部的反相器构成稳定的自激振荡器。其发出的时钟脉冲直接送入单片机内定时控制部件。电容C5和C6对频率有微调作用。电容C5和C6应尽可能的安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定可靠的工作。2.5.2 复位电路复位电路的功能就是对CPU进行实时检测，当CPU落入死循环之后，能及时发现并使整个系统复位。若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环的运行时间，如果发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。本设计中采用DS1232看门狗芯片作为复位电路。由晶振和DS1232看门狗芯片构成的最小系统原理图如图2-3所示:图2-3 STC89C52的最小系统图2.6 温湿度测量电路的设计2.6.1 DHT11介绍在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。一般情况下，室内室外环境中的温度都在050之间。所以选用智能化的温湿度传感器芯片DHT11，足以满足我们的设计要求4。 采用DHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点；另外DHT11芯片内部集成了12、14位A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。该芯片在温湿度监测、自动控制等领域均已得到广泛应用。DHT11的主要特性有：（1）将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、IIC总线接口全部集成于一芯片（COMensTM技术）；（2）可给出全校准相对湿度及温度值输出；（3）带有工业标准的IIC总线数字输出接口；（4）具有露点值计算输出功能；（5）具有卓越的长期稳定性；（6）是只读输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位；（7）小体积（7.655.0823.5mm）,可表面贴装；（8）具有可靠的CRC数据传输校验功能；（9）片内装载的校准系数可保证100%互换性；（10）电源电压范围为3.55.5V；（11）电流消耗，测量时为550A,休眠时为3A。2.6.2 DHT11的工作原理数字温湿度传感器DHT11是一款含有已校准熟悉信号输出温湿度复合传感器，它应用专用的温湿度传感技术和数字模块采集技术，确保产品具有卓越的长期稳定性和极高的可靠性。传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并与一个性能高的8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。典型的应用电路如图：表2-1 DHT11引脚说明pin名称注释1VDD供电3.55.5V2DATA串行数据，单总线3NC空脚，悬空4GND接地，电源负极表2-2性能说明参数条件MinTypMax单位分辨率8Bit111%RH精度254%RH重复性1%RH温度0-505%RH温度量程范围03090%RH502080%RH252090%RH长期稳定性典型值1%RH/yr迟滞1互换性可完全互换分辨率888Bit111重复性1响应时间1/e(63%)630S量程范围050精度12总线空闲状态为高电平的时候主机把总线拉低等待DHT11响应, DHT11能检测到起始信号，主机必须把总线拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主机的开始信号，接着就等待开始信号的结束,然后发送80s。的低电平响应信号，要读取DHT11的响应信号,必须等待开始信号的结束，并延时等待20-40s后才能够接受，主机发送开始信号后,这时候就可输出高电平或切换到输入模式,接着总线由上拉电阻拉高。DHT11发送响应信号的时候总线为低电平 ,DHT11把总线拉高80s之前,必须等到响应信号发送，准备发送数据时,每一bit数据都以50s低电平时隙开始,数据位是0或1是由高电平的长或短来决定。假如响应信号的读取为高电平,但是DHT11无响应响应,这时候说明路线可能连接不正常，当最后一bit数据传送结束后，DHT11把总线拉低50s,接着总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。DHT11的湿度检测运用电容式结构，并采用具有不同保护的“微型结构”检测电极系统与聚合物覆盖层来组成传感器芯片的电容，除保持电容式的原有特性外，还可以抵御来自外界的影响。由于它将温度传感器与湿度传感器结合在一起而构成了一个单一的个体，因而测量精度较高且可得出露点，同时不产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化引起的误差。CMOSensTM技术不仅将温湿度传感器结合在一起，而且还将信号放大电路、模/数转换器、校准数据存储器、标准IC总线等电路集成在一个芯片内。DHT11传感器的校准系数预先存在OTP内存中。经校准的相对湿度和温度传感器与A/D转换器相连，可以将转换后的数字温湿度值送给二线IC总线器件，从而将数字信号转换为符合IC总线协议的串行数字信号。传输开始：初始化传输时，应首先发出“传输开始”命令，该命令可在SCK为高电平时使DATA由高电平变为低电平5，并在下一个SCK为高时将DATA升高。接下来的命令顺序包含三个地址（目前只支持“000”）和5个命令位，当DATA脚的SCK位处于低电平时，表示DHT11正确接收到命令。连接复位顺序：如果与DHT11传感器的通讯中断，下列信号顺序会使串口复位：即当DATA线处于高电平时，触发SCK9次以上（含九次），此后接着发一个“传输开始”命令。温湿度测量时序：当发出了温湿度测量命令后，控制器就要等到测量完成。使用8/12/14位的分辨率测量分别需要大约11/55/210毫秒的时间。为表明测量完成，DHT11会使数据线为低，此时单片机必须重新启动SCK,然后传送两字节的测量数据与1字节的校验码。控制器必须通过使DATA为低来确认每一个字节。通讯在确认CRC数据位后停止。如果没有用校验，则单片机就会在测量数据后保持SCK为高来停止通讯，DHT11在测量和通讯完成后会自动返回睡眠模式。需要注意的是，为了使DHT11的温升低于0.1，此时的工作频率不能大于标定的15%（如：12位精度时，每秒最多进行三次测量） 低电压检测,DHT11工作时可以自行检测VDD电压是否低于2.45V，准确度为0.1V。下载校准系数:为了节省能量并提高速度,在每次测量前都要重新下载校准系数，从而使每一次测量节省8.2ms的时间。测量分辨率设定:将测量分辨率从14位（温度）和12位（湿度）分别减到12位和8位可应用于高速或低功耗场合。由于将传感器与其它功能电路部分结合在一起，因此，该传感器具有比其它类型的湿度传感器优越得多的性能。首先是传感器信号强度的增加增强了传感器芯片的抗干扰性能，保证了传感器的长期稳定性。而A/D转换同时完成，则降低了传感器对干扰噪声的敏感程度。其次在传感器芯片内部装载的校准数据保证了每一只湿度传感器具有相同的功能，具有100%的互换性。最后，传感器可直接通过IC总线与任何类型的单片机。2.6.3 DHT11的传输特性（1）湿度值输出DHT11可通过IC总线直接输出数字量湿度值，其相对湿度数字输出特性曲线如图2-4所示。图2-4 DHT11传感器相对湿度数字输出特性曲线由图2-4可以看出，DHT11的输出特性呈一定的非线性，为了补偿湿度传感器的非线性，可以按如下公式修正湿度值： RHIinera=C1SORH+C2SORH+C3SORH2 (2-1)式中，SORH为传感器相对湿度测量值，系数取值如下：12位：SORH：C1=4,C2=0.0405,C3=2.81068位：SORH：C1=4,C2=0.648,C3=7.2104（2）温度值输出由于DHT11温度传感器的线性度非常好，故可以用下列公式将温度数字输出转换成实际温度值：T=d1+d2SOT。当电源电压位5V，且温度传感器的分辨率为14位时，d1=-4，d2=0.01，当温度传感器的分辨率为12位时，d1=-40，d2=0.04。（3）露点计算空气的露点值可根据相对湿度和温度值得来，具体的计算公式如下：LogEW=0.66077+7.5/(273.3+T)+log(RH)-2 (2-2)Dp=(0.66077-LogEW)273.3/(LogEW-8.16077) (2-3)2.6.4 温湿度测量电路设计为了实现多点测量系统采用了四个DHT11芯片。由于STC89C52单片机不具备IIC总线接口，所以只能单片机通过I/O口线来虚拟IIC总线。用P16来虚拟数据线DATA, P17口线来虚拟时钟线SCK，并接上4.7K的上来电阻。DHT11温湿度芯片通过两个虚拟的IIC总线接连接在STC89C52单片机的P16和P17口上。电源VCC和接地GND端接入一个0.4微法的去耦电容。滤除回路产生的耦合电流。电源接上上拉电阻后，连在两个控制开关后分别接在单片机的P10和P11口。开关SW1是切换温度和湿度测量的。SW2是控制转换四个DHT11工作的。DHT11首先由温度传感器、湿度传感器分别检测出相对湿度和温度信号，然后经过内部的放大电路放大后分别送到ADC中进行A/D转换、标准和纠错，最后通过二线制的串行接口，将相对湿度和温度的数据送至STC89C52单片机，再利用STC89C52单片机完成非线性补偿和温度补偿。当测量控制系统发出温湿度测量命令以后，使用8/12/14位的分辨率测量分别需要大约11/55/210毫秒的时间。为表明测量完成，DHT11会使数据线为低，此时STC89C52单片机必须重新启动SCK,然后传送两字节的测量数据。STC89C52单片机必须通过使DATA为低来确认每一个字节。通讯在确认后停止。DHT11在测量和通讯完成后会自动返回睡眠模式6。需要注意的是，为使DHT11的温升低于0.1，此时的工作频率不能大于标定的15%。由DHT11和STC89C52单片机组成的测量回路如图2-5所示。图2-5测量电路图2.7 1602液晶显示电路设计1602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。在本设计采用的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。1602采用标准的16脚接口，其中：第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端；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2是DM-162的内部显示地址。表2-3 31602的内部显示地址12345678910111213141516序号000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行1602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，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。 在软件中设置温度的代码是：30.0（00110011B，00110000B，00101110B， 00110000B，01000011B）；37.0（00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B）；60（00110110B，00110000B，01000011B）。在液显电路连接上，LCD1602显示模块可以直接和单片机STC89C52直接接口，液晶显示的D0D7八个双向端口接STC89C52单片机的P0口的P0.0P0.7，单片机的P0口可以作为通用的输入，输出端口使用，此时，若要驱动NMOS或其他拉电流负载时，需外接上拉电阻，才能使该位高电平有效，所以中间接10K的排阻，来决定显示器高低点位，是否要显示。由于VEE端接电源时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”，对比度过低会使屏幕模糊不清，所以使用时可以通过一个10K的电位器来调整它的对比度。LCD1602的RS寄存器选择端口接单片机的P2.1口，通过软件程序中对此端口的设置来决定选择的寄存器。液显的RW端口直接接单片机的P2.2口，高电平时进行对输入的数字信号进行读数。使能E端接单片机的P2.3口，使能端由高电平到低电平时开始执行命令，把读数显示出来。下图2-6是LC D1602显示电路的连接图：图2-6液晶显示电路2.8语音播报电路设计2.8.1 OTP NY3P035AP8语音芯片介绍工作电压：1.8V-6.2V；精准的内阻震荡（+/- 1%）；高清PWM音频输出；DIP8/SOP8/DIP14封装；MCU串口控制和按键控制；灵活的输出模式；I/O可提供较大输入出电流；支持单键播放/停止；支持长按住停止功能；支持一键顺序/随机播放；最大支持64段语音播放；可调的语音播放速度；插入静音不占内存；支持低电压复位（LVR=1.5V）提供快速烧录模式；支持特殊的烧录功能7。图2-7 OTP NY3P035AP8语音芯片2.8.2管脚分布表2-4 以DIP14封装描述PIN NAMEPIN#ATTRFUNCTIONGND1POWER电源负极VDD2POWER电源正极PWM2/Mode30PWM输出脚2（接喇叭）或编程模式脚PWM140PWM输出脚1（接喇叭）VREG5POWER内部电源校正脚，VCC大于3V电压，外接0.1uF的电容到地，以稳定IC正常工作I036I/0输入/输出脚，输入时高电平有效I017I/0输入/输出脚，输入时高电平有效(NC)8、910、11-OKY1/VPP12I输入脚，高电平有效，或编程正电源OKY213I/0输入/输出脚，输入时高电平有效I0214I/0输入/输出脚，输入时高电平有效注：DIP8/SOP8封装的脚位功能可参照上表，用法和DIP14的一样。2.8.3 功能说明 （1） 宽广的工作电压：1.6V6.4V，供电电压大，声音越大。 （2） 三个芯片EPROM容量(Hex-16进制)和秒数（6KHz的采样率）分别如下表所示： 表2-5NY3P016NY3P035NY3P065NY3P065NY3P115容量16466H2FE00H63133H7FE00HAFE00H秒数15.20S32.68S67.63S87.29S120.06S编程时可选择不同的播放语速。2.8.4 输入脚的输入选项(a)任一输入脚可分选择Edge/Level, Hold/Unhold, Retrigger/Irretrigger不同的触发方式。 (b)任一输入腳可分別选择 75K,100K,300K 的下电阻或Floating。(c)任一输入脚可分别选择Debounce时间：long-提供一般按键使用，short-提供弹跳开关使用。(d)OKY1和OKY2/O4输入脚最多各有32和29个Sentence的One-Key sequential或random的选择，在 One-Key sequential時並可选择Sentence的播放順序在其他按键被触发后是否要Reset。(e)只有一个输入脚可选择是否有Toggle On/Off的功能（触发一次就播放，触发二次就停止如此循环。按键输入的优先順序为：OKY1 OKY2/O4 IO1 IO2 IO3（f）所有的输出脚都可提供大电流来直推高LED 。2.8.5典型电路应用 DIP8/SOP8 封装两个输入触发8，一个输出的应用，如图2-7所示。图2-7 DIP8/SOP8典型电路（a）IO1设置成输入口，可做上电播放声音的功能。 （b）OKY1可设置成One-Key sequential (random)或Toggle On/Off或STB 功能。 （c）IO2设置成输出口，可输出相应的波形。 注：1脚Vreg在5V供电的情况下必须接0.1uF的电容，3V供电是可以省去的。2.8.6 在本设计中的应用电路图如下图所示：图2-8 OTP NY3P035AP8语音芯片3软件设计本系统的功能决定了系统软件设计思路。设计思路主要说明如下。（1）实现流程中的具体子模块。（2）设计模块间的接口，从而构成整个系统软件。3.1软件流程单片机初始化本例由于系统的功能需求直接明了，所以软件流程也相应清晰，易于设计。软件流程如图3-1所示。语音芯片初始化液晶1602初始化点亮读温湿度传感器值更新液晶1602温湿度值 判断温湿度 按键检测输入信息执行语音播报 图3-1家用温湿度测量播报系统软件流程如图3.2初始化模块根据前面所提供流程图，完成整个家用温湿度测量播报系统软件的设计，包括单片机初始化、语音芯片的初始化、液晶1602显示、进入主程序循环读温湿度传感器、按键检测、程序返回主循环开始9。系统初始化模块的主要功能是完成系统的初始化以及设定系统的工作状态，初始化部分包括以下方面的内容：（1）单片机初始化以及各种引脚定义。（2）1602液晶初始化及工作方式。（3）系统进入正常工作状态3.3温湿度检测模块温湿度检测模块是本系统中的核心模块之一，它负责完成温度和湿度的测量及模拟量转换为数字量的全过程，这也是它为什么重要的原因。数字式温湿度传感器DHT11直接把检测到的模拟量转化为数字量送给单片机，在经过单片机的处理，把温湿度值显示在1602液晶上。温湿度传感器的精确度值直接影响到整个系统的检测与控制，所以本系统采用数字式温湿度传感器DHT11采集温室内的温湿度。3.4 1602液晶显示模块 本系统采用1602液晶显示温湿度值，当系统刚开始上电时1602液晶不显示任何数据，等待的DHT11监测数据，双行显示在1602液晶上。10第一行显示：Temperature:-C，第二行显示:Humidity:-%。LCD初始化显示结束允许写数据判断LCD忙图3-2 1602 LCD显示流程图4系统调试4.1程序调试STC89C52单片机和其开发应用系统具有语言简洁、可移植性好、表达能力强、表达方式灵活、可进行结构化设计、可以直接控制计算机硬件、生成代码质量高、使用方便等诸多优点。语音播报温湿度计就是用STC89C52单片机开发设计的。 (1)首先根据系统要求，用Keil C编写程序。(2)确认程序无误后，将目标程序加载、运行。4.2实物调试在实物调试过程中，首先完成所有器件的导线焊接后要对照原理图仔细认真检查一遍，看看有没遗漏的导线没焊好OR 焊错，好多人多会出现这种情况，要么引脚接错，要么有引脚没接，所以这应当是我们调试前的重中之重。因为我是在面包板上焊接实物的，起初没出来结果，仔细检查后发现单片机P0口与排阻的接口接反，改正后显示出了温湿度值。再看接上电源后，显示不正常或者不显示，可以用万用表一步一步检查，主要是从集成块的引脚开始，对照正常的时候电势，发现哪一脚不正常，那就看看与这一脚相连的电路是否有问题，调试过程中，还可以假设其实正常的，经常按一按按钮，再测测看对应脚的电势是否正常，从而可以判断出其中的一部分电路时正常的，再往下一步一步找。5系统制作与测试5.1系统制作PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。一般PCB基本设计流程如下：前期准备-PCB结构设计-PCB布局-布线-布线优化和丝印-网络和DRC检查和结构检查-制版。图5-1 系统PCB图5.2系统测试经测试后，实物与要求相符，显示了实时的温湿度值.第一次显示（temp:20C,humi:50%），下面是我的实物：图52温湿度计实物图6结束语本次使用51系列单片机实现了家用温湿度测量播报系统的设计过程，本系统共分为温湿度采集、数码管显示、语音播报、键盘信息输入4部分，实现重点在于温度采集和播报两部分。由于采用的是高效单片机作为核心，集温度传感器和湿度传感器于一体的DHT11作为主要的采集与测量系统，其中它自带的A/D转换器，使得此温湿度控制仪具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点，还具有良好抗干扰能力。加上优化程序，使得本系统具有很高的实用性。在设计过程中，由于时间和本人能力的限制，设计中存在一些需要改进和优化的地方。如应该加入报警系统限制范围，在对温湿度加以控制，我想那样会更加有意义，更加完善。测量精度有待进一步提高，软件设计也存在不合理之处。但从设计过程中，对于单片机有更进一步的认识，对用于单片机仿真的软件操作能力也明显提高，通过此毕业设计，本人收获良多。参考文献1周建春，基于单片机和PC串口通信的温度采集系统设计D. 苏州大学 20102王宝芹、范长胜、郭艳玲.基于单片机的温室温湿度控制系统设计D.林业机械与木工设备，2008.33匡宇国.智能传感器DHT11及其在便携式温湿度检测仪中的应用M.电子器件，2006.24盂臣、李敏、李爱传.I2C总线数字式温湿度传感器DHT11及其在单片机系统的应用J.国外电子元器件，2004.25张俊谟.单片机中级教程 M，北京航空航天大学出版社2006.106刘君华.智能传感器系统M.西安电子科技大学出版社，1999.47张宏建、王化祥.检测控制仪表学习指导M.化学工业出版社，2006.58余发山.单片机原理及应用技术M.中国矿业大学出版社，2003.29沙占友.智能化集成温度传感器原理与应用M.机械工业出版社，2002.1010欧阳文.ATMEL89系列单片机的原理与开发实践D.中国电力出版社，2007.6致谢大学四年即将画上句号，在各位老师，同学的热情帮助下，通过自己的不懈努力，此次毕业设计得以顺利完成。此时此刻，我首先要深深的感谢我的指导老师黄同。在毕业设计的过程中，老师给予我很多鼓励和悉心的指导。在论文选题，理论研究方面，老师倾注了很多心血。感谢他对我的信任，把题目交给我，让我得以锻炼自己的能力。在毕业设计中遇到了一些困难，感谢老师的指导与帮助，在大方向和小细节方面给予了充分的建议，指出了各方面的错误，是我能顺利完成本次设计。在这里，我真诚的说声：老师，谢谢您！毕业设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立的分析问题和解决问题的能力。在设计过程中，由于时间和本人能力的限制，设计中存在一些需要改进和优化的地方。测量精度有待进一步提高，软件设计也存在不合理之处。但从设计过程中，对于单片机有更进一步的认识，对用于单片机仿真的软件操作能力也明显提高，通过此次毕业设计，本人受益良多。最后，我要感谢理工系所有老师，他们精心的栽培为我们以后的学习工作打下了坚实的基础。谢谢你们！ （全文共9876字）附录 程序/*/*/#include #include #include /Keil library #include /Keil librarytypedef unsigned char U8; /* defined for unsigned 8-bits integer variable 无符号8位整型变量 */typedef signed char S8; /* defined for signed 8-bits integer variable 有符号8位整型变量 */typedef unsigned int U16; /* defined for unsigned 16-bits integer variable 无符号16位整型变量 */typedef signed int S16; /* defined for signed 16-bits integer variable 有符号16位整型变量 */typedef unsigned long U32; /* defined for unsigned 32-bits integer variable 无符号32位整型变量 */typedef signed long S32; /* defined for signe