數(shù)字式智能語音溫度計設計

1、-II-I-河南大學物理與電子學院開放實驗室單片機設計報告數(shù)字式智能語音溫度計設計人：開放實驗室入室人員TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 0前言1 HYPERLINK l bookmark12 1系統(tǒng)組成與功能11.1系統(tǒng)組成1STC89C52單片機174LS138譯碼器芯片2DS18B20測溫傳感器31.1.4四位一體七段數(shù)碼管31.1.5WT588D語音芯片41.2系統(tǒng)功能62系統(tǒng)原理52.1系統(tǒng)仿真圖62.2實物照片6 HYPERLINK l bookmark16 3程序流程圖74具體程序代碼8 HYPERLINK l bookmark32 5結(jié)論

2、11 HYPERLINK l bookmark34 6擴展部分設計心得12參考文獻13河南大學物理與電子學院開放實驗室單片機設計報告- -數(shù)字式智能語音溫度計0前言LED數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個“2”字，那么應當是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成

3、，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。在本學期的單片機在項目設計中，我們兩人一組共同討論并設計出了一種基于單片機控制的LED數(shù)碼智能語音溫度計，并最終在老師指導下完成了實際的成品,調(diào)試后能實現(xiàn)了預期的功能。同時我們在實現(xiàn)其基本功能的基礎上進行了一定程度的功能擴展。1系統(tǒng)組成與功能11系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要有STC89C52單片機、按鍵、74LS138譯碼

4、器芯片、DS18B20測溫EEPROM,MAX810復位電路，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。傳感器、四位一體七段數(shù)碼管、WT588D語音芯片等元件組成。1.1.1STC89C52單片機STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲

5、器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBT2JPl.OnwpLiPt.2PL3P【,4Pl.5PL6PL7RSTRXiHPM川TXDPSiINTO/P3.2INTI/P3.3T0T3,4run5WR;P3.ftRD/P3.7XTALJXTAL1VSoI-3456789OI23456-78QIIIIItI1I17匸sAuaBRHRRDnJBX呂呂二Rnn二Nwpm弓.訃9X7-65433109876S-4

6、-TS-2I433333333332一T-2247-2VCCPt).1/AD3PQWM工P03/AD3PQ.4；AL4PO.5/AD5PO.6/AD6TO.7/AD7tAALE：PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2用陽3P2A/A12P2.3/A11P2;2M箝P2.1M9P2.O-AS團11STC89C52RC單片機引腳團其引腳圖如圖11所示。1.1.274LS138譯碼器芯片74LS138為3線-8線譯碼器，共有54/74S138和54/74LS138兩種線路結(jié)構(gòu)型式。其工作原理如下：1.當一個選通端（E1）為高電平，另兩個選通端（/E2）和/（E3）為低電平時，可將地址端

7、（A0、A1、A2）的二進制編碼在Y0至Y7對應的輸出端以低電平譯出。比如：A2A1A0=110時，則Y6輸出端輸出低電平信號。2利用E1、E2和E3可級聯(lián)擴展成24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成32線譯碼器。(PDIP,SOIC)TOPVIEWVCCYO(YO)Y1(YT)Y2(Y2)Y3(Y3)4(Y4)|Y5(Y5)Y6(Y6)若將選通端中的一個作為數(shù)據(jù)輸入端時，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。A0A1A2ETE2EZ(Y7)Y7(a)圖12(a)74LS138引腳圖(b)74LS138實物圖1.1.3DS18B20測溫傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用

8、于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877,LTM8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。DS18B20采用一線通信接口。因為一線通信接口，必須在先完成ROM設定，否則記憶和控制功能將無法使用。若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲在DS18B20的存儲器。一個控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被

9、放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲器。溫度報警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。DALLAS18B20123T32DSI1B2O)3.3VDS1SB20DQ圖13DS18B20實物及簡易使用接線圖1.1.4四位一體七段數(shù)碼管本設計用到四位一體七段數(shù)碼管1個，其原理與單個的數(shù)碼管顯示原理相同。四位一體的數(shù)碼管共12

10、個引腳。A-dp八個引腳對應八根數(shù)據(jù)線，控制顯示的字形。DIG1-DIG2四個引腳為公共端，控制當前顯示字形的位別，為掃描法顯示提供了方便，有效減少了數(shù)碼管占用的單片機引腳數(shù)。上圖為共陰四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。引腳排列依然是從左下角的第一只管腳開始，以逆時針方向依次為1-12腳，數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳參見圖14。CDFGDPABC-DEF3FABCDF右芹AB0F3P111T12勺輕TPIG.1Die.2TDG2TDIQ41174211d53(a)HHH0LL-5461AS四位七段共陰I.ED數(shù)碼管實物圖型一g）數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)颶引腳團1.1.5WT588D語音芯片WT588D芯片封裝有DIP18

11、、SOP20和LQFP32形式；根據(jù)外掛或者內(nèi)置SPI-Flash的不同，播放時長也不同，支持2M32Mbit的SPI-Flash存儲器；內(nèi)嵌DSP高速音頻處理器，處理速度快；-內(nèi)置13Bit/DA轉(zhuǎn)換器，以及12Bit/PWM輸出，音質(zhì)好；PWM輸出可直接推勱0.5W/8Q揚聲器，推挽電流充沛；-支持DAC/PWM兩種輸出方式；支持加載WAV音頻格式；支持MP3控制模式、挄鍵控制模式、3x8挄鍵組合控制模式、開口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制I/O口擴展輸出模式；三線串口控制模式切換到三線串口控制I/O口擴展輸出模式只需發(fā)送數(shù)據(jù)就可以迚行切換。切換后仍可把切換前

12、的最后一工作狀態(tài)帶迚切換后的模式工作；仸意設定顯示詫音播放狀態(tài)信號的BUSY輸出方式；抗干擾性強，可應用在工業(yè)領域；15種挄鍵控制模式，仸意一個挄鍵可設定仸意一種控制模式；配套WT588DVoiceChip上位機軟件，接口簡單，使用方便。能極大限度的發(fā)揮出WT588D詫音單片機的各項功能；?YDDUSGCOOO1O2O315VBVPPPPPlfiniinq下圖為WT588D16PIN引腳圖及實物圖：/RESETDACPWM+PWM-P14P13P16石NDWTWJ6P圖15WT588D(16PIN)引腳圖及實物圖1.2系統(tǒng)功能本設計的主要功能是用單片機來控制DS18B20測溫及驅(qū)動LED數(shù)碼管

13、顯示溫度，用戶可以通過修改程序的延時函數(shù)來改變測溫頻率。擴展后的系統(tǒng)增加了語音模塊，通過事先編譯的語音文件來實現(xiàn)智能的語音報告溫度和高低溫提醒功能。同時，我們進一步優(yōu)化了程序，將報溫過程中的LED數(shù)碼管設置成跟隨語音的同步閃爍，增加了這個產(chǎn)品的人性化。2系統(tǒng)原理本系統(tǒng)設計的主要原理是用DS18B20測溫單元和用單片機控制WT588D語音模塊、數(shù)碼管顯示模塊(由74LS138譯碼器驅(qū)動)來工作。其中WT588D語音模塊集成了語音的存儲、編譯和輸入、輸出功能。當18B20測出實時溫度后，單片機將采集到的相應的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并由38譯碼器驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示溫度，接下來單片機通過I/O把程序轉(zhuǎn)換后的相應數(shù)

14、據(jù)分別傳送到對應模塊，實現(xiàn)對各模塊的控制功能。2.1系統(tǒng)仿真圖基本的仿真圖具體見圖21所示。2R戀曲GMDERgtkr1XTAL1KTA12RETJ-.EizALEEhP1UP1.1P12P13P1.+P1SPUGP1.7PDHAraPD.VAD1PDZh.DZPD3.hi3PD.+/AD+PDSh.LiSPD.Gh.mP口Mf?pin.fGPN.if陽PZAfpzaH.nPZ.4/AEpzsAtaPZ.aAUPZ.Ti.h-EpnAMipl.lfMP3nntpaTKTTpn+nnP3iT1Pl.TiTOT:ES3T3533+S32ERSETDACB15PWM-POOPUPD?FC9創(chuàng)0PIS

15、圖21基本系統(tǒng)仿真圖（WT588D不能仿真）2.2實物照片具體的實物照片如圖23所示。圖23實物照片3程序流程圖4程序源代碼(主要部分)/*A*A*J*J*J*J*A*A*A*A*J*J*J*J*J*A*A*A*A*J*J*/XTJ*A*A*A*A*AAJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A/XT*J*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*J*/XT*A*A*A*A*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*4*4*/floatrea

16、d_temp()/18B20總線復位/發(fā)skipROM命令/發(fā)讀命令/溫度低8位/溫度高8位/發(fā)skipROM命令/發(fā)轉(zhuǎn)換命令ow_reset();write_byte(OxCC);write_byte(OxBE);temp_dataO=read_byte();temp_datal=read_byte();ow_reset();write_byte(OxCC);write_byte(0 x44);/JJ*A*A*A*A*AAJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*J*/XT*A*A*A*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A

17、*A*J*J*A*J*J*AJ*A*A*A*A*J*4*4*/TemVoice()for(h=0;h200;h+)scan();TEST_Busy();Send_threelines(13);TEST_Busy();/現(xiàn)在溫度是for(h=0;h50;h+)reade(3);if(display3=0 x0B)Send_threelines(16);TEST_Busy();/讀負判斷for(h=0;h50;h+)reade(2);/程序太長不宜寫在報告中，完整程序請if(display2!=0 x0A&display2!=l)/聯(lián)系QQ154401855(或154401856)下載Send_t

18、hreelines(display2);TEST_Busy();Send_threelines(10);TEST_Busy();/讀第3位如果非零且非一讀幾十if(display2=1)Send_threelines(10);TEST_Busy();/第三位是一則讀十for(h=0;h50;h+)reade(1);if(display2!=0 x0A&display1!=0|display2=0 x0A)Send_threelines(display1);TEST_Busy();/讀第2位for(h=0;h50;h+)TemCode二dis_710;LEDdot二1;TemScan二scan_

19、con1;delay(90);TemScan=0 xff;Send_threelines(14);TEST_Busy();/讀小數(shù)點for(h=0;h50;h+)reade(0);Send_threelines(display0);TEST_Busy();/讀第1位Send_threelines(11);TEST_Busy();/攝氏度delay(300000);/適當延時以便于提醒if(display3=0 x0B|display2=0 x0A|(display2=1&display1=0)Send_threelines(17);TEST_Busy();/低溫提醒負或者019度if(disp

20、lay3=0 x0A&(display2=2&display1=0)Send_threelines(18);TEST_Busy();/提醒2029度辻(display3=0 x0A&display2=3&display2*J*/XT;主函數(shù)*A*A*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*J*J*J*A*A*J*4*4*/main()uniti=0;TemCode=0 xFF;/初始化端口TemScan=Oxff;for(h=0;h4;h+)displayh=0 x0B;/開始顯示ow_reset();/開機先轉(zhuǎn)換一次write_byte(OxCC);/SkipROMwrite_byte(

21、0 x44);/發(fā)轉(zhuǎn)換命令for(h=0;h500;h+)chark;for(k=0;k4;k+)TemCode二dis_7displayk;LEDdot二l;TemScan二scan_conk;delay(90);TemScan=0 xff;/顯示小數(shù)點for(t=0;t*J*J*J*J*J*/XT;程序結(jié)束*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*A*/5結(jié)論通過本學期單片機項目設計的學習與動手制作，本設計基本上實現(xiàn)的預定功能，但在此基礎上還可以根據(jù)不同的需求做相應的擴展，比如可以設計實現(xiàn)與計算機的通信，無線遙控溫度的報告及測溫頻率的大小

22、等。實際設計中，我們查閱了很多相關資料和各種所需原件的技術(shù)參數(shù)，學到了大量在教材中所不能得到的知識，對我們以后的學習工作帶來了很大幫助。由于個人的知識及時間有限，設計本身不足之處可能未完全顧及，比如硬件焊接的工藝不夠美觀、程序優(yōu)化不夠精簡等，還有待進一步改進。但總體來說，本組焊接和程序的優(yōu)化都做的差強人意。特別是程序的注釋條理清晰，可為修改和以后同學的借鑒節(jié)省大量時間。由此可見，一個良好的編程習慣對于一個項目設計的重要性是不言而喻的。6擴展部分設計思路及心得18B20測溫基本程序老師已提供，本制作主要擴展了語音存儲及播放提醒功能。擴展部分主要使用了WT588D語音芯片，電路主要由魏浩洋同學制作，不再贅述。由于本人編程能力有限，相關程序編寫方面，頗費周折，也因此獲得了更多的寶貴經(jīng)驗和教訓，現(xiàn)總結(jié)如下：1、WT588D芯片采用了三線串口下載模式，具體使用過程中，我們查閱了相關資料和技術(shù)參數(shù)，最終完成了其與單片機的連接，并順利讓單片機對其進行控制。編譯語音時應注意碼率的控制，太大無法識別。在制作提醒語音時，我們使用了SmartRead軟件進TTS轉(zhuǎn)換，避免了語音的人為朗讀差異；2、通過修改相關參數(shù)，我們對18B20采集的溫度進行轉(zhuǎn)換并最終顯示在LED數(shù)碼管上。然后通過程序?qū)ふ绎@示數(shù)字對應的語音存放地址行朗讀提醒。實際制作過程中并不清楚各種數(shù)據(jù)的進制是否還需要進行轉(zhuǎn)換，所以對