簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的語音溫度計(jì)

楊天宇 德湘軼

摘 要：以單片機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一款溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)溫度并顯示，及對(duì)溫度進(jìn)行語音播報(bào)的功能，本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)AT89C51，其中包含數(shù)字溫度傳感器、LCD1602液晶顯示器、蜂鳴器等。實(shí)現(xiàn)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)報(bào)警燈閃爍同時(shí)報(bào)警，其中溫度值保留小數(shù)點(diǎn)后兩位，允許測(cè)量誤差在1 ℃以內(nèi)。設(shè)計(jì)整體思路清晰簡(jiǎn)便，設(shè)計(jì)外圍電路也較為簡(jiǎn)單。

關(guān)鍵詞：AT89C51;語音播報(bào);報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TH811 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.013

作者簡(jiǎn)介：楊天宇（1998-），男，吉林東豐人，沈陽工學(xué)院學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化，E-mail：322099762@qq.com。

通訊作者：德湘軼（1982-），女，滿族，教師，研究方向：智能控制，E-mail：7909781@qq.com。

隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及智能產(chǎn)品不斷更新，語音溫度計(jì)的功能也在不斷的完善，對(duì)于本文設(shè)計(jì)的語音溫度計(jì)，不僅可以確定和顯示測(cè)量的溫度，還可以發(fā)出警報(bào)設(shè)定值的信號(hào)，并且有語音播報(bào)功能。

1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)使用6 V電池作為電源為系統(tǒng)供電，不僅低耗能而且使用方便。溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用美國(guó)產(chǎn)的DS18B20型傳感器，這種類型的傳感器不僅抗干擾，同時(shí)具有性能好、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合此功能的應(yīng)用。同時(shí)對(duì)于顯示模塊而言，LCD是一種低壓低耗能的器件，可以實(shí)現(xiàn)許多功能并可以清晰顯示數(shù)據(jù)曲線等，較LED而言，更適合應(yīng)用。由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能按鍵不多，因此，獨(dú)立按鈕可更精確地控制系統(tǒng)。最重要的部分是語音廣播模塊，此系統(tǒng)采用ISD1420語音錄放來實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)，它不僅可反復(fù)播放20 s的語音，同時(shí)斷電后語音也不會(huì)丟失。另外，ISD1420省略掉A/D、D/A轉(zhuǎn)換。

2 模塊介紹

此系統(tǒng)包含單片機(jī)模塊、顯示模塊、電源模塊、語音播報(bào)模塊、溫度傳感器模塊、按鍵控制模塊。

單片機(jī)模塊：作為溫度計(jì)的核心模塊，采用的是AT89C51芯片，該芯片不僅可以實(shí)現(xiàn)許多功能，并且適合大規(guī)模生產(chǎn)，滿足低成本要求。其中包含了一些簡(jiǎn)單的外圍電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等設(shè)計(jì)。

溫度傳感器模塊：本模塊主要是用來檢測(cè)氣體的溫度，將采集的信息傳輸給單片機(jī)AT89C51，DS18B20溫度采集器精度高，可適用于對(duì)環(huán)境的溫度檢測(cè)，同時(shí)DS18B20芯片只需要一根總線，不需要額外電源，所以它在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。DS18B20也可以采用3～5 V供電，因此有兩種方法可以連接到微控制器。

報(bào)警模塊：當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度值，無論是高于還是低于設(shè)定值時(shí)，MCU通過發(fā)送高電平來接通PNP晶體管，打開LCD1602監(jiān)視器和蜂鳴器信號(hào)。

液晶顯示模塊：該模塊采用的器件為RT1620顯示器，當(dāng)連接電源是最高對(duì)比度時(shí)，可以通過10 K的電位器來調(diào)節(jié)對(duì)比度。RW是用于執(zhí)行高電平讀功能和低電平寫功能的讀/寫信號(hào)線。

語音播報(bào)模塊：該模塊中使用的ISD1402核心語音芯片包括時(shí)鐘發(fā)生器、128 KB可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）。ISD1400是新一代語音芯片，可重寫達(dá)20 s，集成了模擬接入技術(shù)，語音關(guān)閉電源不會(huì)丟失，最大值可分為160段，最小語音長(zhǎng)度為125 ms，地址線可以控制每個(gè)語音。具有高精度、永久存儲(chǔ)記錄數(shù)據(jù)、省電、適用于同一MCU接口的優(yōu)點(diǎn)。

輸入地址具有雙重功能，功能引腳A0～A7根據(jù)地址中A6和A7的狀態(tài)確定。如果A6和A7為低電平，則輸入A0～A7完全被解釋為地址位并用作起始地址。地址位僅用作輸入，不能用于在操作期間顯示內(nèi)部地址信息。

麥克風(fēng)引腳是麥克風(fēng)的輸入端子。麥克風(fēng)輸入信號(hào)通過電容交流耦合到該引腳，并傳輸?shù)郊汕爸梅糯笃鳌ｑ詈想娙萜鰿7和內(nèi)部電阻R7，其中R7取值為10 K，確定語音信號(hào)的通帶的下限頻率。 MICREF是麥克風(fēng)的參考輸入端子。外部電路允許前置放大器具有更高的噪聲抑制率和更高的共模抑制率。 ANA IN是模擬信號(hào)的輸入端子。對(duì)于麥克風(fēng)輸入，ANA IN引腳必須通過外部電容C連接到ANA OUT引腳，外部電容決定了前置放大器帶寬的下限頻率來檢查芯片。SP是揚(yáng)聲器的終端輸出口，系統(tǒng)可直接驅(qū)動(dòng)16 Ω的揚(yáng)聲器進(jìn)行工作。

XCLK是外部同步輸入。ISD1420有一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘。連接外部時(shí)鐘后，內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)失效。電路未通過外部時(shí)鐘接地。通常，除非時(shí)鐘信號(hào)特別準(zhǔn)確，否則不建議使用外部時(shí)鐘。 RECLED是一個(gè)工作狀態(tài)指示燈，在錄制或播放期間提供低電平，可以控制LED指示燈的指示狀態(tài)。錄制過程中指示燈仍然亮起，指示燈在播放結(jié)束時(shí)閃爍。

該設(shè)計(jì)可以完成對(duì)溫度的檢測(cè)通報(bào)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定的值進(jìn)行報(bào)警提示，該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用范圍廣，具有很廣的推廣實(shí)用性。

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