《基于单片机的语音温度报警的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的语音温度报警的设计.doc（26页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、基于单片机的语音温度报警的设计摘 要随着电子技术日新月异的发展，单片机对电子行业的更新与发展起了很大的作用。因此，单片机控制系统有了突飞猛进的发展。各种该类别的系统与电子产品也层出不穷地出现在生活中各个生产和民用行业方面。采用单片机来控制温度的问题越来越受到人们的关注。现如今，高品质的单片机器件为语音测温系统的设计与发展提供了便利的条件，具有极其广阔的发展空间。基于单片机的语音报温系统的研究是基于对温度传感器、A/D模数转换、单片机、语音芯片及显示系统的综合应用。本课题设计一小型基于单片机的语音报温系统，方便人们在多种环境下对温度的检测和应用。关键词：温度传感器、A/D模数转换、语音系统、单片
2、机、实时时钟ABSTRACTWith the rapid development of electronic technology, update and development of single chip microcomputer on the electronics industry has played a big role. Therefore, single-chip microcomputer control system with rapid development. Endless stream of various systems and electronic produ
3、cts in that category also appear in the production and civilian industry aspects in life. Problems with using single-chip microcomputer to control temperature more and more peoples attention. Today, high-quality single-chip devices for speech facilitate the design and development of temperature meas
4、urement system of conditions, with extremely broad space for development. Speech reported temperature based on single-chip computer system for temperature sensor, A/D is based on analog-digital conversion, MCU, voice chips and displays the comprehensive application of the system. The subject design
5、a small voice reported temperature based on single chip microcomputer system to facilitate detection and application of temperature in a wide range of environments.【KEY WORD】:monolithic temperature sensors,ADC,voice system,single chip microcomputer,real time clock目录引言1一、总体设计思想及系统框图1二、硬件设计2（一）89C51单片
6、机2（二）温度采集系统51、温度传感器的介绍52、温度采集与主控制89C51的设计53、DS18B20的外形和内部结构6（三）信号放大及A/D转换器71、信号放大器的介绍72、A/D转换器7（四）语音录放系统81、主要特性82、功能描述93、管脚描述9（五）电子时钟系统的设计111、实时时钟的简介112、DS12C887时钟芯片的介绍113、DS12C887性能特点124、寄存器及内部RAM的功能12（六）时钟键盘、显示器与89C51接口设计14三、软件部分的设计15（一）主流程图15（二）A/D转换及信号识别的程序设计16（三）语音报警的程序设计17总结21附录22参考文献23致 谢24引言
7、（一）传感器的发展及其地位目前传感器技术已经在越来越多的领域中得到应用，其广泛应用于工业、农业、商业、交通、环境监测、医疗诊断、军事科研、航空航天、现代办公设备、智能楼宇和家用电器等领域，是构成现代信息系统的重要组成部分。在基础科学研究中，传感器更有突出的地位，包括宏观上的茫茫宇宙、微观上的粒子世界、长时间的天体演化、短暂的时间反应、超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、弱磁场等极端技术研究。由此可见，传感器技术在发展经济推动社会进步方面的重要作用是十分明显的。（二）语音测温系统的发展状况近年来，随着人们生活水平的提高，高效与安全越来越被人们重视。语音测温系统的开发与研究是近几年新兴的科
8、研成果及应用，它的语音报警大量满足了工业安全生产和人们日常生活的及时性、可靠性与普遍性。多通道红外温度报警系统曾应用于抗非典时期的各个交通部门，确保了我国的交通运输在特殊情况下的正常运作；分布式光纤温度传感系统是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，曾应用于监测三峡大坝混凝土温度场对大坝进行温度控制，减小坝体温度梯度，防止裂缝，确保了大坝安全。各种语音芯片的产品也层出不穷，电子语音保温杯，电力系统开关柜语音报警系统等等。可见，测温系统与语音播报系统的综合应用有着极为广泛的发展前景，并能够在工业生产，生活学习，旅游交通等各个方面发挥着重要的作用。（三）课题主要研究内容本题目是
9、设计一个基于单片机的语音报温系统，用以对一个温度范围进行安全控制，精度为0.5摄氏度，误差为0.5，要具有较好的快速性与准确性，具有十进制数显示所测量温度及语音报警等功能。例如，水温在45摄氏度到75摄氏度之间为正常，当温度低于45摄氏度时语音报温“温度过低”并用显示器显示具体数值，当温度高于75摄氏度时，报温“温度过高”并显示具体数值。为增强设计的多元化和实用性，另增加一个电子日历时钟系统，用24小时制显示年、月、日、时、分、秒等。一、总体设计思想及系统框图本设计系统结构主要由信号采集、模数转换、单片机、语音播报系统、时钟系统、显示系统几部分构成。系统总体设计框图如下图1.1所示。总体设计思
10、想为：系统以AT89C51单片机为控制核心，将温度传感器采集到的温度信号送到放大器进行放大后，送入A/D转换器进行模数转换，再送至AT89C51单片机进行处理，当温度不在规定的范围内时，语音播报系统将会收到信息进行报警，同时显示系统显示其温度。图1.1 系统总体设计框图二、硬件设计（一）89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指
11、令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。其主要特性为： 8031CPU与MCS-51兼容 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环) 全静态工作：0Hz-24KHz 三级程序存储器保密锁定 128*8位内部RAM 32条可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路MCS-51系列单片机采用40个引脚的双列直插封装方式，引脚如图2.1所示，包括2个电源引脚、2个时钟引脚、4个控制引
12、脚、32个I/O接口。图2.1 89C51管脚图1、电源引脚VCC（40脚）：接+5V电源正端。Vss（20脚）：接地端。2、时钟引脚XTAL1（19脚）：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。XTAL2（18脚）：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。3、控制引脚EA非/Vpp（31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/编程电压输入端。当EA非接高电平时，CPU执行片内ROM指令，但当PC值超过0FFH时，将自动转去执行片外ROM指令；当EA非接低电平时，CPU只执行片外ROM指令。该引脚第二
13、功能Vpp是对8751片内EPROM编程写入时，作为21V编程电压的输入端。ALE/PROG(30脚):地址锁存有效信号输出端。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存P0输出的位低8位地址，在不访问片外程序存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。PSEN（29脚）:片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。RST/
14、Vpd（9脚）：RST即为RESET，Vpd为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的振荡时间，该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。当Vcc发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源Vpd（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。4、I/O引脚（1）P0口（P0.0-P0.7）：P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有两种功能如下。通用I/O接口：无片外存储器时，P0口可作通用I/O口接口使用。地址/数据口：在访
15、问外部存储器时，用作地址总线的低8位和数据总线。（2）P1（P1.0-P1.7）：P1.7是最高位，P1.0是最低位，仅用作I/O口。（3）P2口（P2.0-P2.7）：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有两种功能如下。通用I/O接口：无片外存储器时，P2口可作通用I/O口接口使用。地址口：在访问外部存储器时，用作地址总线的高8位。（4）P3口（P3.0-P3.7）：P3.7是最高位，P3.0是最低位，其有两种功能如下。第一功能：用作通用I/O接口。第二功能：用于串行口、中断源输入、计数器、片外RAM选通。5.单片机最小系统（1）时钟电路在本设计中AT89C51的时钟电路采用内部时钟方式，
16、利用芯片内部的振荡电路，此方式是在X1和X2两端跨接晶体或陶瓷谐振器。在本设计中XTAL1和XTAL2两端跨接12MHz晶体振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路，时钟电路如图2.2所示。图2.2时钟电路（2）复位电路本设计采用的是按键复位电路，该电路具有上电复位的功能，若需要复位，只需要按下RESET键，R1与C1仍然能构成微分电路，使RST端产生一个微分脉冲复位，复位完之后C1经R2放电，等待下一次的复位按键，复位电路如图2.3所示。图2.3 复位电路（二）温度采集系统1、温度传感器的介绍温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业
17、生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段： （1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件）热电偶传感器，主要是能够进行非电量和电量之间转换。（2）模拟集成温度传感器/控制器。集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。（3）智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。2、温度采集与主控制89C51
18、的设计本设计采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。其主要特性如下：（1）适应电压范围更宽，电压范围是3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。 （2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。 （4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。 （
19、5）温范围55125，在-10+85时精度为0.5。 （6）可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温。 （7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。 （8）测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 （9）负压特性，电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 3、DS18B20的外形和内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度
20、报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的内部结构如图2.4所示。图2.4 DS18B20的内部结构4、DS18B20引脚定义（如图2.5所示） I/O为数字信号输入/输出端； GND为电源地； VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。图2.5 DS18B20引脚温度的检测主要依据DS18B20来采集，本设计采用电源供电方式，P1.1口接单线总线，可用一个MOS管和单片机的P1.0完成对总线的上拉，如图2.6所示。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，上拉时间为10us。图2.6 电源供电方式电路（三）信号放大及A/D转换器1、信号放大器的介绍能够把微
21、弱的电信号放大，转换成较强的电信号电路叫做放大电路，简称放大器。放大器可以分为交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中频和高频；按输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路。集成运算放大器简称集成运放，是具有高放大倍数的集成电路。它的内部是直接耦合的多级放大器，整个电路可分为输入级、中间级、输出级三部分。输入级采用差分放大电路以消除零点漂移和抑制干扰；中间级一般采用共发射极电路，以获得足够高的电压增益；输出级一般采用互补对称功放电路，以输出足够大的电压和电流，其输出电阻小，负载能力强。2、A/D转换器
22、模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出数字信号位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。模拟信号经IN0一路通过A/D转换器，将数字信号送入单片机。图2.7是通过查询方式完成A/D启动和转换的。AT89C51提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得
23、时钟频率，ALE脚的频率是单片机时钟频率的1/6。地址译码引脚C、B、A分别与地址总线的三位Q6、Q5、Q4相连，以选IN0-IN7中的一个通路。本设计将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时，由单片机写信号WR和P2.7控制ADC的地址锁存和转换图2.7 A/D转换接口电路启动，由于ALE与START相连，因此ADC在锁存通道地址的同时启动并转换。在读取转换结果时，用低电平的读信号RD和P2.7脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。（四）语音录放系统ISD1420是美国ISD公司出品的优质单片20s语音录放芯片，内电路由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增
24、益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器等组成。一个最小的录放系统由一个话筒、一个扬声器、两个按键、一个电源及少数阻容元件组成。它采用直接模拟存储技术（DASTTM）将录音内容存入永久性存储单元FEPROM存储器，提供零功率信息存储；不仅语音质量好，而且断电后，语音信息可永久保持。1、主要特性 使用简单的单片录放音电路 高保真语音/音频处理 开关接口放音可以是脉冲触发或电平触发 录放周期为16和20秒 自动功率节约模式 零功率存储 处理复杂信息可使用地址操作 100年信息保存典型 片上时钟 不需要编程器和开发系统 +5V供电 提供裸片DIP SOIC封装 提供工业级别温度型号-40到85摄氏度2、
25、功能描述（1）语音质量ISD1420系列提供6.4K和8.0K取样频率，用户可以根据语音质量加以选择。取样的语音直接存储到片内的不挥发存储器内部，不需要数字化和压缩的其它手段。直接模拟存储能提供真实自然的语音、音乐、声音，不像其它的固态数字录音质量要受到影响。（2）录放音时间ISD1420能提供16秒和20秒的录放音时间。（3）FEPROM存储使用片上不挥发存储器，断电后信息可以持续保存100年。器件可以重复录制10万次。（4）基本操作由一个单录音信号REC实现录音操作，两个放音信号，其中一个实现放音操作，PLAYE（触发放音），PLAYL（电平放音）。ISD1420可以配置成单一信息的应用。
26、（5）自动掉电模式在录音或放音操作的结束，ISD1420将自动进入低功率等待模式，消耗0.5uA电流。在放音操作中，当信息结束时器件自动进入掉电模式；在录音操作中，REC信号释放变为高电平时器件进入掉电模式。（6）寻址（可选）作为处理单一信息的补充，ISD1420提供了全地址的寻址功能。3、管脚描述ISD1420管脚如图2.8所示:图2.8 ISD1420管脚图A0-A7:地址或操作模式控制端；VSSD:数字地；VSSA:模拟地；SP+、SP-：音频信号输出端，可以驱动8-16个扬声器；VCCA:模拟电源；VCCD：数字电源；MIC:话筒输入端；MIC REF:话筒输入参考端，不用则应悬空；A
27、GC:自动增益控制端，调整芯片内部前置放大器增益，使输入信号不失真；ANAIN、ANOUT:两端接电容，用于模拟信号的直接输入、输出；XCLK:外部时钟或接地（一般接地即可）；REC/:录、放音控制，低电平为录音（此时PLAYE/或PLAYL/=0）；PLAYL/:电平放音控制（低电平有效），放音时保持低电平（REC/=0）；PLAYE/:边沿放音控制，下降沿时放音（REC/=0）；RECLED:录音指示，接发光二极管，录音时亮。4.语音录放电路的设计将REC电平变低，将从内部存储器空间的开始录制信息。如果REC保持低电平，录音一直持续直到存储器空间录满，这时录音结束。如果REC变为高电平，电
28、路将自动进入掉电模式，REC引起的录音操作优先与其它操作。任何时间REC信号的变低将引起一次新的录音操作，地址从起始地址或指定的地址。不管当前是否进行其它操作。将PALYE或PLAYL变为低电平将启动一次放音，当遇到结束标志EOM时放音结束，电路进入掉电模式。在录音操作时，RECLED将输出低电平有效的信号，可以驱动一个LED，表明现在正在进行录音操作。如果整个存储器空间录满，或REC变为高电平结束录音，则RECLED将变为高电平。另外，在放音过程中，如果遇到一个EOF标志，RECLED总是输出一个低电平脉冲。ISD1420为20s可分段语音芯片，是一种新型单片语音录放集成电路。利用它,语音和
29、音频信号被直接存储，省去了数字变换、数字压缩、语音合成等处理手段。该器件具有较大的信息存储量，不需专门的语音编辑开发系统和烧结固化器支持，并具有多种信息取址方式可供用户选用。片内的EEPROM阵列通过地址A0A7的有效组合最多可分为160个存储空间，实现分段录放功能。本系统主要部分是语音报温部分。对通常测温系统来说，所报出的语音由以下14个特征字组成,即“零”、“壹”、“贰”、“叁”、“肆”、“伍”、“陆”、“柒”、“捌”、“玖”、“拾”、“百”、“点”、 “度”等。即所有的温度可由这14个单字组成。根据一般的语言速度，每个单字语音段需占用0.4s，总的录放时间应在6s左右。而ISD1416共
30、有160个存储单元，其分辨率为100ms，共计可存储16s的信息。该系统仅需要6s时间，只需占用160个存储单元中的一部分。按每个语音段占0.4s计，每个语音段要占用4个存储单元，共计414=56个存储单元。1416的地址输入端为07，有效的取值范围为0000000010011111，即最多可划分为160个存储单元，用来录放多段语音。07决定每个语音段的起始地址。按键录音“温度过低”和“温度过高”，其首地址分别自动形成并存放于41H、42H中。将PLAYL与单片机P1.0口连接，用以传输放音信号（低电平），并在程序初始化过程中将P1.0置高，如图2.9所示。图2.9 语音录放电路（五）电子时钟
31、系统的设计1、实时时钟的简介实时时钟的缩写是RTC，RTC是集成电路，通常称为时钟芯片。RTC通常为8PIN，有SOP8、MSOP8、TSSOP8等多种封装。其中有6个I/O口的功能是一样的，分为晶体接口2PIN、MCU接口2PIN、主电源1PIN、地1PIN。RTC通常情况下需要外接32.768kHz晶体，匹配电容、备份电源等元件。RTC的精度与温度有很大的关系，而温度会影响晶体的频率。可以适当修正晶体与RTC之间匹配问题。DS12C887具有时钟、闹钟和方波输出的功能。它具有功能强大、编程简单和定时精确较高等优点，特别适用现在的测控系统。2、DS12C887时钟芯片的介绍DS12887实时
32、时钟芯片是DALLAS半导体公司的新产品, 它的功能强大，应用广泛，采用24引脚双排直列封装,内包含有一个锂电池、石英晶振和写保护电路,是一个完整的子系统。它的功能包括非易失时钟、警报器、百年历、可编程中断、方波发生器和114字节非易失静态RAM。在断电情况下,运行十年以上不丢失数据,这是它与众不同的特点。DS12887时钟芯片引脚排列如图2.10所示:图2.10 DS12887时钟芯片引脚图时钟芯片DS12887共有24个引脚：SQW：方波输出端；IRQ：中断请求输入，低电平有效；DS：数据读写信号端； R/W：读写信号输入端； AS：地址选择输入端；CS：片选输入，低电平有效； MOT：模
33、式选择脚；RESET：复位端； AD0-AD7：地址/数据（双向）总线。3、DS12C887性能特点(1)具有10字节，RAM用来存储时间信息。能够自动产生年、月、日、时、分、秒、星期等时间信息，并且有时、分、秒的闹铃功能，温度25时，每个月的时间误差在1分钟以内。(2)内部自带电池，外部掉电时，温度25时，其内部时间信息能够保持5年之久。(3)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。(4)时间有二进制数和BCD码两种表示方法。(5)内置128字节RAM，其中10字节RAM用来存储时间信息，4字节RAM用来存储控制信息，称为控制寄
34、存器，114字节的通用RAM可供用户使用。(6)用户还可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。4、寄存器及内部RAM的功能DS12C887片内地址空间为00H7FH，其中00H为秒单元，01H为闹秒单元，02H为分钟单元，03H为闹分单元，04H为时单元，05H为闹时单元，06H为星期单元，07H为日单元，08H为月单元，09H为年单元，0AH0DH单元分别为控制寄存器A、B、C、D。0EH7FH为用户RAM区，可用来在系统掉电时保存数据。通过访问A、B、C、D四个寄存器，可随时设置和了解DS12C887的工作方式。从00H09H 10个单元为时
35、钟、日历、闹钟单元，其内容可由程序写入或读出。其初始值在芯片初始化时由程序写入，可用二进制值或BCD码表示。时间显示可采用每天12小时制或24小时制。寄存器A的主要功能：（1）提供时间更新标志，确定在何时读出正确的时间。（2）提供分频控制功能。（3）可选择输出的方波频率以及周期中断频率。寄存器B的主要功能：（1）具有初始化设置功能。（2）对相关位进行设置，可使系统具有周期中断、闹钟中断、更新结束中断功能。（3）可控制方波的输出。（4）可控制时间的显示模式，并可自动执行夏令时制。寄存器C的主要功能：提供中断请求、周期中断、闹钟中断以及更新结束中断标志，以及CPU查询。寄存器D的主要功能：提供有效
36、RAM和时间标志。该标志位出厂前由DALLAS公司置状态1。这一位不可写，应总读出为1。如果出现0，表明内部电池耗尽。5、电子时钟电路的设计DS12887本身带有地址锁存功能，所以与各种微处理器的接口十分简单。如图2.11 所示，模式选择脚MOT接地，选择INTEL时序，选择DS12887时钟芯片的地址总线及AS端口和89C51单片机及ALE端直接连接；而DS、R/W读写控制线与单片机的、控制线连接；DS12887的高位地址由89C51的P2.6口来片选，则DS12887的高8位地址定为40H，而其低8位则由芯片内部各单元的地址来决定。图2.11 时钟芯片与单片机的接口图（六）时钟键盘、显示器
37、与89C51接口设计时钟部分按键主要有设置（SET）、增(UP)、减(DOWN)、闹铃(ALARM)开关键，来实现时间调整、设置等功能。采用并行输入、串行输出移位寄存器74LS165的扩展接口。键盘数据由单片机P3.0、P3.1、P3.2读入控制，其中P3.2作数据封锁信号，P3.0为数据输入，P3.1为时钟信号。本设计显示的信息较多，年、月、日、时、分、秒、闹钟设定时间等时间信息以及温度值。因此，本设计采用OCMJ48中文液晶显示模块，该模块内含GB2312 1616点阵国标一级简体汉字和ASCII码，可实现文本显示。OCMJ48中文模块不需初始化，设置初始化的工作都在上电时自动完成，可即插
38、即用 。BUSY高电平有效，表示OCMJ忙，不能接受命令；BUSY=0时，表示OCMJ空闲。同时REQ=1时通知OCMJ处理当前数据线上的数据。该显示模块具有直接读取地址线中十进制数据的功能，极大的减化了显示程序量。图2.12 显示模块与89C51的接口三、软件部分的设计（一）主流程图 如图3.1所示，当开始工作时，首先对语音芯片和时钟芯片进行初始化，由温度传感器对温度进行温度采集，将采集的信息送至A/D模数转换器进行转换，显示器显示其数字温度，由单片机判断温度是否在所需的范围内，当温度高于或低于所需的范围，单片机将送至报警器报警，当温度在所需范围内，返回继续进行温度采集。图3.1 主流程图（
39、二）A/D转换及信号识别的程序设计A/D转换及数据处理框图如3.2所示，首先置一数据区首地址，数据指针指向DPTR，将P2.7作为片选信号，此时启动A/D模数转换处理，由单片机内部读取并存储A/D转换结果，再将与温度采样温度二进制数转换为十进制数，连接到显示模块。最后判断采样温度范围是否在45-75内。如果在范围内，返回至数据首地址进行下一轮判断，如果不在范围内送语音芯片IS1420处理，进行语音报警。图3.2 A/D转换及数据处理框图此段的程序如下:MAIN：MOV R1，#30MOV DPTR，#7F8FHLOOP：MOVX DPTR，A MOV R6，#0AHDELAY：NOP NOP
40、NOP DJNZ R6，DELAY MOVX A，DPTR MOV R1，A MOV B，#10 DIV AB SWAP A ADD AB MOV DPTR，#0FF7DH MOVX DPTR，AMOV A，R1 SUBB A，2DH JC DEALLOWMOV A，R1 SUBB A，4BH JNC DEALHIGH（三）语音报警的程序设计语音报警的框图如图3.3所示，当语音播报系统检测到报警信号时，首先判断该报警信号是否为低电平？如果是低电平，那播报系统将执行“温度过低”播报放音程序；如果是高电平，执行“温度过高”播报放音程序。当语音系统播报时将延时产生一段低电平，当单片机接口P1.0置高
41、电平时，系统停止放音，最后语音播报结束。图3.3 语音报警程序框图此段的程序如下:DEALLOW：MOV DPTR，#0FF7EHMOV A，#41HMOVX DPTR，ACLR P2.1ACALL DELAYSETB P2.1RETDEALHIGH：MOV DPTR，#0FF7EH MOV A，#42H MOVX DPTR，A CLR P2.1 ACALL DELAY SETB P2.1RETDEALY：MOV R7，#0AHLOOP：NOPNOPNOPDJNZ R7，LOOPRET以上程序是将上级程序判断送出的警报信号在ISD1420中激活所录的高、低警报音。41H、42H是两句录音的首地
42、址，与P1.0口连接的PLAYL检测到一段下降沿的跳变后放音报警。（四）时钟程序设计时钟电路的框图如图3.4所示，时钟电路开始工作时，首先将寄存器B初始化设置，将寄存器B的RESRT置1，禁止使内部周期中断、闹钟中断、更新结束中断；初始化寄存器A,输出频率为8.192KHz的方波，提供时间更新标志，确定何时读出正确时间；将状态寄存器C清零，寄存器D的URT置1（该标志位出厂前由DALLAS公司置状态1。这一位不可写，应总读出为1。如果出现0，表明内部电池耗尽）。初始化寄存器B，然后寄存器C查询UIP位，芯片是否处于更新周期，如果是就返回，如果不是时钟听便读分，之后再返回。图3.4 时钟程序框图
43、时钟芯片的地址是4000H，其中寄存器AD的地址是400AH400DH，年、月、日、时和分分别存于4EH、4DH、4CH、4BH、4AH内存单元内。此段的程序如下:MOV DPTR，#4000HMOV A，#82HMOVX DPTR，AMOV DPL，#00HMOV A，#30HMOVX DPTR，AMOV DPL，#02HMOV A，#59HMOVX DPTR，AMOV DPL，#04HMOV A，#08HMOVX DPTR，AMOV DPL，#07HMOV A，#01HMOVX DPTR，AINC DPTRMOV A，#06HMOVX DPTR，AINC DPTRMOV A，#06HMOV
44、X DPTR，AMOV DPTR，#400AHMOV A，#2FHMOVX DPTR，AMOV DPTR，#400BHMOV A，#22HMOVX DPTR，AMOV DPTR，#400CHMOVX DPTR，AMOV DPTR，#400DHMOVX DPTR，AMOV DPTR，#400BHMOVX DPTR，AXIN：MOV DPTR，#400AHMOV A，DPTRJBC ACC.7，XINMOV DPTR，#4002HMOVX A，DPTRRET总结本设计可以实现温度测量与安全限度控制及语音报警，同时还具有实时时钟的功能。通过对温度传感器DS18B20、A/D转换器ADC0809、单片
45、机89C51、语音芯片ISD1420、时钟芯片DS12887以及8255A单片扩展芯片和74LS373地址锁存器等元件的综合应用，较完整和清晰的介绍并掌握了硬件配置工程的基本过程。本文利用单片硬件技术设计的系统充分挖掘了单片机的资源和运算控制能力，具有功能多、显示全、成本低等特点。在没有写毕业论文以前,觉得它只是对这几年来所学知识的单纯总结，写一篇关于自己大学三年的学习小结，但是通过这次做课程设计发现自己的想法是错误的，它是我们要根据自己所学知识做一个小的发明设计。毕业设计是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计，我明白了自己原来知识还非常欠缺。自己要学习的东西还太多，我们要不断的学习，即使离开了学校，要学会找资料学习，不断提升自己，才不会与社会脱轨。通过这次课程设计，我真正懂得了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。附录一 电路原理图参考文献1. 殷庆纵 李福勤.电子线路CAD.北京大学出版社.20102. 刘训非 陈希.单片机技术及应用.清华大学出版社.20103. 谢文和.传感器技术及其应用.高等教育出版社.20044. 来清民.传感器与单片机接口及实例.北京航空航天大学出版社. 2008
