语音温度计本科毕业论文.doc
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1、太原科技大学毕 业 设 计(论 文)设计(论文)题目:关于AT89c51的语音温度计姓 名_ 陈强_学院(系)_ 机 电 工 程 系_专 业_ 过程装备与控制工程_年 级_ 2012级_ 指导教师_ 张 翠 英_2016 年 6 月 3 日太原科技大学毕业设计(论文)任务书学院(直属系):化学与生物工程学院 时间: 2016年 3月1 日学 生 姓 名陈强指 导 教 师张翠英设计(论文)题目基于AT89C51单片机的语音温度计设计主要研 究内容1.研究语音温度计的工作原理;2.学习单片机系统的工作原理,并且选择系统的单片机型号;3.选择合理的外围电路器件,设计语音温度计系统;4.用proteu
2、s软件对语音温度计进行仿真。研究方法主要技术指标(或研究目标)主要参考文献 AT89c51单片机的语音温度计设计摘 要温度是一种基本的环境参数.它关系着我们的日常生活.在我们的生活中需要测量温度,在化工生产中需要测量温度,在农业里温度的测量也有至关重要的作用,所以温度的准确测量对我们整个社会有着非常重要的意义.研究温度的测量方法和装置对整个社会的进步都有非常大的帮助.通常测量温度的仪器叫做温度计,水银玻璃温度计和酒精温度计就是我们日常生活中最常见的温度计,它们的测量的方式是以温度刻度的方式来表示温度的高与低,人们必须通过观察刻度来读取温度值。比如玻璃水银温度计虽然测量较为准确,但是由于价格较低
3、,刻度的制作过于精细,测量出来的度数不容易读数,同时还有易碎的缺点。随着电子技术的迅速发展,完全可以设计一款智能语音温度计,以语音的方式读出温度值,方便简单,有直接准确,非常的实用。在这个基础上采用单片机控制技术,使测量的温度信息用语音的方式播报出来,可以发挥现代的电子技术的优势,准确而已直观的弥补常用温度计不易度数和容易损坏的特点,可以为我们的生产生活提供很大的便利关键词:语音温度计;智能; AT89c51 单片机第1章 绪论1.1 课题的背景意义单片微型计算机简称单片机-典型的嵌入式微控制器 ,常用英文字母的缩写MCU表示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是
4、把一个计算机系统到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统)。它的体积小、质量轻、价格便宜,为学习、应用和开发提供了便利条件。 本课程设计叙述了智能温度计的设计,包括硬件组成和软件的设计,该系统在硬件设计上本课程设计叙述了智能温度计的设计,包括硬件组成和软件的设计,该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集,把温度转换成变化的电压,然后由放大器将信号放大,通过A/D转换器,MC14433将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最为核心的器件是单片机AT89C51。整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机AT8
5、9C51实现其控制功能。整个系统结构紧凑,简单可靠,操作灵活,功能强大,性能价格比高,较好的满足了现代农业生产和科研的需要。 2 硬件系统的选择本课题的目的是设计一种基于AT89C51单片机的语音温度计设计。主要内容包含硬件系统和软件系统两部分。硬件系统包含六个部分模块:单片机模块、键盘控制模块、LCD显示模块、温度传感器模块、语音播报模块、电源模块等。单片机采用八位机AT89C51,根据内部的特性,完全能满足功能要求;因为需要输入的数字量不多,所以采用独立式按键模式;显示器使用LCD显示屏,温度传感器采用DS18B20这种供电方式简单的温度传感器,语音播报模块采用ISD1420语音录放。2.
6、1电源模块的选择方案1:采用干电池作为供电电源。这种方案的优点是设计简单实用,成本不高;可以独立地驱动单片机,完全满足要求。方案2:采用小额稳压电源。电源的稳定性较好,可以保证整个系统稳定工作,但是有很多的多余线路,过于复杂。综合分析采用方案1不仅成本低而且稳定工作,满足设计要求。2.2温度传感器的选择方案1:DS18B20是一种应用非常广泛的温度传感器。18B20 单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点: ( 1 )采用单总线的接口方式 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,
7、使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。 ( 2 )测量温度范围宽,测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 + 125 ; 在 -10+ 85C范围内,精度为 0.5C 。 ( 3 )在使用中不需要任何外围元件。 ( 4 )持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上,实现多点测温。 ( 5 )供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。 ( 6 )测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 912
8、 位。 ( 7 ) 负压特性电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。 ( 8 )掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。 DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,适合于构建自己的经济的测温系统。方案2:AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源,其输出电流与绝对温度成比例。在4 V至30 V电源电压范围内,该器件可充当一个高阻抗、恒流调节器,调节系数为1 A/K。片内薄膜电阻经过激光调整,可用于校准器件,使该器件在298.2K (
9、25C)时输出298.2 A电流。AD590适用于150C以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点,使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时,无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。除温度测量外,还可用于分立器件的温度补偿或校正、与绝对温度成比例的偏置、流速测量、液位检测以及风速测定等。AD590可以裸片形式提供,适合受保护环境下的混合电路和快速温度测量。综合分析 根据本设计系统的要求,温度传感器DS18B20具有更高的性价比,同时它 还具有更为经济的测温网络,在一定范围里准确性更好。所以选择方案
10、1温度传感器DS18B20。2.3显示模块的选择方案1:采用8 位数码管,将单片机的传入的数据通过数码管显示。这种方案简单成本低,但是所需的元件较多,不易操作,并且耗电量较大。方案2:采用LCD显示屏。LCD显示屏是一种低压,微功耗的显示器件,只要2-3伏就可以正常工作。LCD显示器优点主要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等,虽然LCD显示器的价格要比传统LED数码管贵许些,但是它的显示效果不是LED数码管能媲美的,是当今显示器的主流产品,所以选择LCD显示屏要更好,更能满足设计的要求。综合分析,LCD显示器具有显示清晰,方便的特点,所以选用LCD显示器。2.4键
11、盘模块的选择方案1:4x4矩阵式键盘。这个方案对于本系统来说。有点浪费I/O口占用MCU的资源,会使系统的实用性大大降低。完全不用这么多的按键来达到所需的功能。方案2 :独立式按键。会占用较多的I/O口,给线路的布置带来点小麻烦,但是对于按键较少的一种情况,它也是个不错的选择。综合分析,采用方案2 可以满足设计要求,成本低,易操作。2.5语音播报模块方案1:实用A/D转换器,单片机,存储器,D/A转换器就可以实现声音信号的采集,处理,存储和实现。首先可以将声音引号放大,通过AD转换器的采样将语音模拟信号转换成为数字信号,用单片机处理存放到存储器中,实现录音功能。在录,放过程中用单片机控制D/A
12、转换器,把存储器中的数据转换成为声音信号。此安装安装调试复杂,集成度低,成本较高。方案2:采用ISD1420语音录放。ISD1420为美国ISD公司出品的优质单片语音录放电路,由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。录音内容存入永久存储单元,提供零功率信息存储,这个独一无二的方法是借助于美国ISD公司的专利-直接模拟存储技术(DAST TM)实现的。利用它,语音和音频信号被直接存储,以其原本的模拟形式进入EEPROM存储器.直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其
13、原本语音的再现。仅语音质量优胜,而且断电语音保护。ISD1420是采用模拟存取技术集成的可以反复录放的20秒语音芯片,最大可以分为160段,最小每段语音长度为125ms,省去了A/D和D/A转换器,方便了许多。综合分析:ISD1420性价比更高,较好的满足了设计要求。第3章设计原理3.1单片机模块此次的毕业设计的核心部分是单片机的控制,给以相关的命令,按照人们的意愿执行相应的操作,这次选用的是ATMEL公司生产的常用芯片AT89S51,主要是他的价格便宜,而且是我们通用性较强,容易获得。 3.1.1单片机介绍CPU即中央处理器的简称,是单片机的核心部件,它完成各种运算和控制操作,CPU由运算器
14、和控制器两部分电路组成。 a. 运算器电路 运算器电路包括ALU(算术逻辑单元)、ACC(累加器)、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件,运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 b. 控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作,协调单片机各部分正常工作。 c. 定时器/计数器 MCS51单片机片内有两个16位的定时/计数器,即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。 d. 存储器 MCS51系列单片机的存储器包括数据存储器和程序
15、存储器,其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的,物理结构也不相同。 e. 并行I/O口 MCS51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2和P3),每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口,能带8个TTL门电路,P1、P2和P3口为准双向口,负载能力为4个TTL门电路。 f. 串行I/O口 MCS51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口,可以同时发送和接收数据。 g. 中断控制系统 8051共有5个中断源,即外中断2个,定时/计数中断2个,串行中断1个。 h. 时钟电路 MCS51芯片内部有时钟电路,但晶体振荡器和微调电容必须外接。时
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