语音播报式电压温度计.doc

语音播报式电压温度计摘要: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MCS51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1-1AT89C51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OUTPUTENABLE信号即可输出数据。图1-2ADC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TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,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3V5.5V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1-3DS18B20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/128KEEPROM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: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A2A7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。 1.5LED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MCS51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、