智能電子體溫計(jì)論文

1 智能體溫計(jì) （ C題） 摘要 ： 本智能體溫計(jì)采用 AT89S52 作為核心器件實(shí)現(xiàn)對(duì) 系統(tǒng)的 自動(dòng)控制 ，采用雙單片機(jī)串行處理結(jié)構(gòu)。外界溫度經(jīng) AD590 集成溫度傳感器 采集， 溫度變化轉(zhuǎn)換為線性電壓信號(hào)， 再經(jīng) 由 OP07 構(gòu)成高精度低 溫 漂的 放大電路 處理后，作為 ADC0809 的模擬輸入信號(hào)，由ADC0809 完成 A D 轉(zhuǎn)換 ，得到 8 位的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī) 1（ AT89S52）。 單片機(jī) 1 將采集到 溫度值在 LED 數(shù)碼管上顯示出來(lái)， 也通過(guò)串口通信將溫度信號(hào)傳到單片 2（ AT89S52）。此外溫度預(yù)制，報(bào)警電路模塊 功能也由單片機(jī) 1 完成 。單片機(jī) 2 完成溫 度值的 語(yǔ)音播放 功能 。通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)說(shuō)明本設(shè)計(jì)方案切實(shí)可以，能夠完成題目所要求的基本功能部分，并留有相應(yīng)的接口，為完成擴(kuò)展功能打下基礎(chǔ)。 關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) AD590 ADC0809 ISD2560 一、 主要模塊的 方案論證與比較 1、 溫度傳感器的選擇 方案一 ： 采用 熱敏電阻 。 熱敏電阻 價(jià)格便宜， 對(duì)溫度靈敏， 原理簡(jiǎn)單， 但線性度不好，如不進(jìn)行線性補(bǔ)償， 對(duì)于本設(shè)計(jì)歸一化輸出的要求， 難于達(dá)到 設(shè)計(jì)精度 ；如要對(duì)非線性進(jìn)行補(bǔ)償 ， 則電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于調(diào)整。 故不采用。 方案 二 ： 采用熱電偶。 熱電偶 在測(cè)溫范圍 內(nèi) 熱電性質(zhì)穩(wěn)定，不隨時(shí)間變化而變化，電阻溫度系數(shù)小，導(dǎo)電率高，比熱小，但熱電偶一般體積較大，使用不方便，價(jià)格相對(duì)較高。作為一個(gè)智能體溫計(jì)的溫度傳感器，要求體積小，使用方便，便于攜帶，故此方案不合適。 方案三 ：采用集成溫度傳感器。集成溫度傳感器一般且有具有線性好、精度高、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有材料可選取 AD590。 AD590 的測(cè)溫范圍為 -55 +150，能滿足本設(shè)計(jì)的 0 50 度測(cè)量要求。根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料： AD590 線性電流輸出為 1 A/K,正比于絕對(duì)溫度； AD590 的電源電壓范圍為 4V 30V，并可承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 該方案能完全滿足此設(shè)計(jì)的要求，故采用此方案。 2、 A D 轉(zhuǎn)換器的選擇 方案一 ：選用 AD574。 AD574 的數(shù)字量位數(shù)可設(shè)成 8 位也可以設(shè)為 12 位，且無(wú)需外接 CLOCK 時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換時(shí)間達(dá)到 25 s，輸出模擬電壓可以是單極性的 0 10V 或 0 20V，也可以是雙極性的 5V 或 10V 之間。 AD574 精度高， 但與 8 位的單片機(jī)接口較復(fù)雜，且價(jià)格昂貴，考慮到體溫計(jì)是對(duì)溫度的測(cè)量，其響應(yīng)時(shí)間的 要求不高。故不選用此方案。 2 方案二 ：選用 ICL7135。這類芯片比較適合于低速測(cè)量?jī)x器，適用于精度高，速度要求不高的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 ICL7135 的輸出為動(dòng)態(tài)掃描 BCD 碼，與單片機(jī)的接口較復(fù)雜。且它的滿量程輸入為 2V 電壓，如在本設(shè)計(jì)中使用要進(jìn)行衰減，較難保證轉(zhuǎn)換精度。 方案 三 ： 選用 ADC0809。 ADC0809 數(shù)字量是 8 位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100 s，輸入模擬電壓為單極性的 0 5V。由于本設(shè)計(jì)的要求精度不是很高， ADC0809 可以達(dá)到要求，故 選用此方案。 3、 語(yǔ)音提示模塊 方案一： 通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)，存儲(chǔ)器， DA 轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)的采樣、處理、存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)。首先將聲音信號(hào)放大，通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換器采樣將 語(yǔ)音 模 擬 信號(hào) 轉(zhuǎn) 換成數(shù)字信號(hào)，并由單片機(jī)和處理存放到存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)錄音操作。在錄 、 放音過(guò)程中由單片機(jī)控制 D/A轉(zhuǎn)換器，將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成聲音信號(hào)。此方案安裝調(diào)試復(fù)雜，集成度低。 方案二 ： 采用 ISD2560 語(yǔ)音錄 放集成電路 。這是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，錄音時(shí)間為 60S，可重復(fù)錄放 10 萬(wàn)次。該芯片采用多電平直 接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，每個(gè)采樣值可直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè) EEPROM 單元中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ) 音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲。此 外， ISD2560 還省去了 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器。其集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和 480K 字節(jié)的 EEPROM。 ISD2560 內(nèi)部 EEPROM 存儲(chǔ)單元均勻分為 600 行，有 600個(gè)地址單元，每個(gè)地址單元指向其中一行，每一個(gè)地址單元的地址分辨率為 100ms 。 ISD2560可不分段，也可按最小段長(zhǎng)為單位來(lái)任意組合分段。因此，選擇方案二。 二、 總 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 1、總系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)描述： 根據(jù)題目要求，將系統(tǒng) 分為若干模塊，以單片機(jī)為核心，完成多項(xiàng)功能。 圖 1 系統(tǒng)框 圖 系統(tǒng)框圖 如圖 1， AD590 把采集的外部溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，再經(jīng)過(guò) OP07 運(yùn)放放大后作為 ADC0809 的模擬輸入信號(hào)， ADC0809 將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)并口送入到單片機(jī) 1。單片機(jī) 1 把這些信號(hào)處理后通過(guò) LED 數(shù)碼管顯示出來(lái)。同時(shí)單片機(jī) 1 3 還處理按鍵、報(bào)警模塊。 單片機(jī) 1 把溫度值通過(guò)串行通信傳送給單片機(jī) 2，控制語(yǔ)音芯片報(bào)出相對(duì)應(yīng)的溫度值。 2、系統(tǒng)電路 原理圖 圖 2 系 統(tǒng)電路 原理 圖 如圖 2 所示，該電路主要由電源電路，溫度 檢測(cè) 、放大電路， A D 轉(zhuǎn)換電路，雙單片機(jī)串行通信電路， 按鍵輸入、報(bào)警電路， 數(shù)碼管 掃描 顯示電路以及語(yǔ)音 芯片 電路組成 。 123456ABCD654321D C B ATitleNumberRevisionSizeBDate:31-May-2007Sheet of File:D:比賽比賽.ddbDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52K4CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U8 74F161AdpgfedcbadpgfedcbaC150.1UT2 TRANS4C160.1U+5vC170.1UQ7 9012Q69012Q59012+C142200U19+C132200U18AC220V+C122200U1716231VVGNDINOUTU187905132VVGNDINOUTU16781215132VVGNDINOUTU1778051234D2BRIDGE112+12V+5V13-5V141 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpDS2AMBERCCK3K1 K2+5VS2C7 10UR9 RES2+12v-5v30P30P+12VSVR110K2 3467OP1R2310kR13100K+12VR14100KR1120K+12VR1220K-5V2 3467OP32 3467OP2+12VU9AD590AI026AI127AI228AI31AI42AI53AI64AI75CLK10ADA25ADB24ADC23ALE22START6OE9REF+12REF-162-1212-2202-3192-4182-582-6152-7142-817EOC7U7 ADC0809D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7D0D1D2D3D4D5D6D7EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U3AT89S522560A0/M01A1/M12A2/M23A3/M34A4/M45A5/M56A6/M67A78A89A910SP+14P/R27XCLK26EOM25PD24CE23ANA OUT21ANA IN20AGC19 MICREF18MIC17SP-15U15ISD2560LS2 C90.22UC80.22UR1610KR2210KMK2MICC1147UR8 1K+5VR15470KC101UC244.7U+5V+5V30P30P36+5V+5VU5 BUZZER371K*820 21 22 23 24 25 26+5vP00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07Q4 9014R7 1K+5VV1V2VoD? +5v-5V 4 三、 主要電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 1、電源電路模塊 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:C 2 10 .1 UT1T R A N S 4 C 2 20 .1 UC 2 30 .1 U+ C 2 02 20 0 U+ C 1 92 20 0 UA C 2 20 V+ C 1 82 20 0 U2 31V VGNDIN OUTU 2 5 7 90 51 32V VGNDIN OUTU 2 3 7 81 21 32V VGNDIN OUTU 2 4 7 80 51234D1B R I D G E 1+ 12 V+ 5V- 5 VGND 圖 3 電源電路 圖 如圖 3 所示， 220V 交流電經(jīng)變壓器市降壓、橋式整流、電容濾波后由 7812、 7805、7905 三端集成穩(wěn)壓管分別得到 12V、 +5V、 -5V 電壓。給整個(gè)電路供電。 2、溫度檢測(cè)、放大 模塊 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:R61 0kR51 00 KR3 1 00 KR22 0KR42 0KU2A D 5 90+ 12 V23467O P 223467O P 3- 5 V- 5 V+ 12 V+ 12 V23467O P 1S V R 11 0K+ 12 V- 5 v+ 12 vVoV1V2 圖 4 AD590 溫度檢 測(cè) 、放大 電路 圖 如 圖 4 所示，溫度檢測(cè)、放大電路 主要器件 的 作 用： OP1:電壓跟隨器 ； OP2：電壓跟隨器 ； OP3：差分放大電路 ； AD590：溫度傳感器 ； SVR：零位調(diào)整 。 （ 1） AD590 簡(jiǎn)介 AD590 是電流輸出型的半導(dǎo)體溫度感測(cè)組件，主要特性如下 ： 1.具有線性輸出電流。 2.寬廣的操作溫度范圍 (-55 150 )。 5 3.寬廣的工作電壓范圍 (+4V+30V)。 4.良好的隔離性。 AD590 的包裝與等效電路如圖 4 所示，是 TO-52 型金屬外殼包裝。他是兩端子的半導(dǎo)體溫度感測(cè)組件，另有一端子是外殼接腳，可接地以減少噪聲干擾。 AD590 如同一個(gè)隨溫度而改變輸出電 流的定電流源，輸出電流與外殼的 開(kāi) 氏 (K)溫度成正比。 開(kāi) 氏溫度與攝氏溫度的單位相等， 0等于 273.2K， 100等于 373.2K。當(dāng)溫度為 0時(shí)， AD590 的輸出電流是 273.2 A。而溫度為 100時(shí)，輸出電流是 373.2 A。溫度每升高 1，輸出電流增加 1 A，及溫度系數(shù)為 1 A/。 圖 5 AD590 包裝與等效電路圖 （ 2） 、 圖 2 溫度檢測(cè)、放大電路原理 AD590 當(dāng)溫度增加 1時(shí)，其輸出電流會(huì)增加 1 A。即 AD590 的溫度系數(shù)為 1 A/。所以在 T( )時(shí)的電流 I1(T)為 TCAITI /1011 ，而溫度每變化 1時(shí)， V2 的電壓變化是為 CmVkCA /1010/1 ，表示溫度每增加 1， V2 會(huì)增加 10mV。在 0時(shí) V2 就已經(jīng)有電壓存在，其值為 VkAV 732.2102.27302 ，則 T( )時(shí) TCmVVTV /10022 ， VV 732.202 。 如圖 3 所示， OP3 組成差動(dòng)放大器，電壓增益為 52010012 kkRR 。零位調(diào)整 SVR1則用于抵補(bǔ) 0的電壓值，由差動(dòng)放大器的公式 1212 VVRRV O 可得知，若調(diào)整 SVR1使 V1 的電壓為 2.732V，則 0時(shí)，差動(dòng)放大器的輸出 VO 為 0V。也就是說(shuō)，若溫度是在 0至 50之間，則差動(dòng)放大器的輸出電壓是在 0V 至 5V 之間，亦即每 0.1V 的輸出代表溫度上升 1 。 與 設(shè)計(jì) 要求 相符合 。 3、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 如圖 6： ADC0809 把從放大電路傳送過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，并行傳送給單片機(jī)的 P0 口，讓單片機(jī)處理。 6 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U2A T 89 S 5 2K4K3K1K2A I 026A I 127A I 228A I 31A I 42A I 53A I 64A I 75C L K10ADA25ADB24ADC23A L E22S T A R T6OE9R E F +12R E F -162 - 1212 - 2202 - 3192 - 4182 - 582 - 6152 - 7142 - 817E O C7U7A D C 08 0 9D0D1D2D3D4D5D6D7 D0D1D2D3D4D5D6D7+ 5V 圖 6 A/D 轉(zhuǎn)換電路 圖 4、溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路模塊 如圖 7：通過(guò)按鍵可以事先設(shè)定報(bào)警溫度值，當(dāng)顯示的溫 度值超過(guò)設(shè)定的溫度值時(shí)，單片機(jī)就會(huì)從 INT0 腳發(fā)出一連串脈沖，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U2A T 89 S 5 2K4dpgfedcbadpgfedcba+ 5vQ79 01 2Q69 01 2Q59 01 219181716151213141234567abcdefg8dpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpD S 2 A M B E R C CK3K1K23 0P3 0P+ 5VU5B U Z Z E RQ49 01 4R71K 圖 7 溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路圖 5、串行通信模塊 如圖 8 所示，單片機(jī) 1 把溫度值發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機(jī) 2,單片機(jī) 2 接收數(shù)據(jù)并控制語(yǔ)音芯片報(bào)出當(dāng)前的溫度值。 7 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 0- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U2A T 89 S 5 2E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U3A T 89 S 5 2 圖 8 串行通信電路圖 6、 語(yǔ)音 播放 模塊 語(yǔ)音播放模塊 如圖 9 所示。 主要由單片機(jī) AT89S51 與語(yǔ)音芯片 ISD2560 組成。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 9- M a y - 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : 比賽 比賽 .d db D r a w n B y:A 0 / M 01A 1 / M 12A 2 / M 23A 3 / M 34A 4 / M 45A 5 / M 56A 6 / M 67A78A89A910S P +14P / R27X C L K26E O M25PD24CE23A N A O U T21A N A I N20AGC19 M I C R E F18M I C17S P -15U1I S D 2 56 0L S 1C20 .2 2 UC10 .2 2 UR5 1 0KR21 0KM K 1M I CC34 7UR11K+ 5VR6 4 70 KC51UC44 .7 UE A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U9A T 89 S 5 2+ 5V1 K *8+ 5V 圖 9 錄音、放音 電路 圖 （ 1） 錄音、放音簡(jiǎn)介 如圖 9 所示，首先通過(guò)麥克風(fēng)向語(yǔ)音芯片 ISD2560 錄入“ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10，點(diǎn)，度”等音符。當(dāng)單片機(jī) 2 接收到單片機(jī)串行發(fā) 送過(guò)來(lái)的溫度值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)地去尋找相對(duì)應(yīng)音符的地址，并把這些音符通過(guò)揚(yáng)聲器 播放出來(lái)。 （ 2） ISD2560 簡(jiǎn)介 ISD2560 為 28 腳 的 DIP 器件封裝， 如圖 10. 8 圖 10 ISD2560 管腳圖 各引腳功能如下： 1 7： A0/M0 A6/M6 地址 /模式選擇 ； 8 10： A7 A9 輸入地址線 ； 11： AUX IN 輔助輸入 ； 12、 13 ： VSSD、 VSSA 數(shù)字地和模擬地 14、 15 ： SP 、 SP-揚(yáng)聲器輸出 . 16 ： VCCA 模擬信號(hào)電源正極 17、 18： M IC、 MIC REF 麥克風(fēng)輸入端和輸入?yún)⒖级?19 、 AGC 自動(dòng)增益控制 20、 21 ANA IN、 ANA OUT 模擬信號(hào)輸入和輸出 22、 OUF 溢出 23 、 CE 片選（低電平允許芯片工作） 24 、 PD 芯片低功耗狀態(tài)控制 25 、 EOM 錄放音結(jié)束信號(hào)輸出 26、 XCLK 外部時(shí)鐘 27、 P/R 錄 /放控制選擇 28 、 VCCD 數(shù)字信號(hào)電源正極 （ 3） 芯片 工作原理 ISD2560 有 10 個(gè)地址輸入端 A0 A9，錄址能力可達(dá) 1024 位，地址空間為 0 1023。其分配情況是：地址 0 299 作為分段用，地址 600 767 未使用，地址 768 1023 為工作模式選擇（即 A8、 A9 均為高）。 2500 系列的地址線有兩種用途，一是作為工作模式控制，二是作為分段錄放音的起始段地址。當(dāng)最高位地址（ MSB） A8、 A9 都為高電平時(shí)（即地址 9 768 1023），地址端 A0 A6 就作為工作模式選擇端 M0 M6，對(duì)應(yīng) 7 種工作模式。當(dāng) A8、A9 任一位為低或都為低時(shí)（即地址 0 599），只要在分段錄 /放音操作前（不少于 300ns）給地址 A0 A9 賦值，操作就從 該地址開(kāi)始。 ISD2560 將 480K 的 EEPROM 分為 600 個(gè)信息段，每段 800 個(gè)字節(jié)。作為一個(gè)整體單位進(jìn)行尋址和控制，應(yīng)給每個(gè)信息段分配一個(gè)供外部控制的地址，而不是對(duì)每個(gè)字節(jié)進(jìn)行尋址，否則至少需要 19 個(gè)地址端口。這樣，大大減少了信息檢索所需要的地址線。對(duì)較長(zhǎng)的語(yǔ)音信號(hào)可以跨越多個(gè)信息段進(jìn)行錄音，不受內(nèi)部存儲(chǔ)信息段的限制，且內(nèi)部的信息段址會(huì)自動(dòng)增加。在每個(gè)語(yǔ)音段的尾部自動(dòng)增加一個(gè)結(jié)束標(biāo)志 EOM，組合放音時(shí)，通過(guò)檢測(cè) EOM來(lái)控制各語(yǔ)音段的結(jié)束和下一段的開(kāi)始。 每個(gè)信息段的錄放音時(shí)間等于總時(shí)間除 以 600。如 ISD2560 的總時(shí)間為 60s，則每個(gè)信息段的錄放音時(shí)間為 100ms； ISD25120 的總時(shí)間為 120s，則每個(gè)信息段的時(shí)間為 200ms。因此可以利用該時(shí)間長(zhǎng)度作為一個(gè)段地址，通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器的計(jì)時(shí)平行地映射信息段的地址，從而得到每段錄音的起始地址。這樣，就需要設(shè)置一個(gè)地址計(jì)數(shù)器。一般錄音從 0 地址開(kāi)始，首先通過(guò) CPU 將它賦給 A0 A9，然后通過(guò)單片機(jī)控制 ISD 啟動(dòng)錄音，同時(shí)啟動(dòng)單片機(jī)的定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，每到一個(gè)信息段的時(shí)間，就給地址計(jì)數(shù)加 1。當(dāng)單片機(jī)停止控制 ISD錄音時(shí)，同時(shí)停止定時(shí)器計(jì)時(shí)。此時(shí)地 址計(jì)數(shù)器的值即為該段語(yǔ)音的未地址，加 1 即為下一段語(yǔ)音的首地址，并將它存在 EEPROM 中，為下一將放音提供的地址信息。通過(guò) CPU 將該地址賦給 A0 A9，即可錄制下一段語(yǔ)音。依次下去，即可在錄制完所有語(yǔ)音段的同時(shí)得到各段的起始地址。如果不是從 0 地址開(kāi)始的語(yǔ)音段，只需將初始地址賦給 A0 A9，加上地址計(jì)數(shù)器的值，即可得到語(yǔ)音段的末地址。這里不用同時(shí)保存各語(yǔ)音段的起始地址和結(jié)束地址，因?yàn)楦鱾€(gè)段是相鄰的，前一段的末地址加 1 即是本段的起始地址，且每個(gè)語(yǔ)音段的結(jié)尾均有 EOM 標(biāo)志，并可發(fā)出中斷。放音時(shí)利用它和保存在 EEPROM 中各語(yǔ)音段的起始地址即可按任意順序組合各個(gè)語(yǔ)音段。 （ 4） 硬件電路設(shè)計(jì) ISD 器件選用錄音時(shí)間為 60s 的 ISD2560 器件，以單片機(jī)為處理機(jī)，外接控制每個(gè)語(yǔ)音段錄音開(kāi)始與停止按鍵，外部存儲(chǔ)器 EEPROM 用于保存每個(gè)語(yǔ)音首地址。 ISD 的外圍電路及其與單片機(jī)連接的硬件電路如圖 9 所示。 ISD2560 與 AT89S52 的接口部分包含輸入地址線 A0 A9、片選 CE（ CE=0 選中 ISD芯片）、芯片低功耗狀態(tài)控制 PD、錄放音控制選擇 P/R（ P/R=0 為錄音； P/R=1 為放音）、錄放音結(jié)束信號(hào)輸出 EOM，將它作為 AT89S51 外部中斷 0 的輸入信號(hào)，放音時(shí)通過(guò)它告知本語(yǔ)音段結(jié)束，便于單片機(jī)立即播放另一個(gè)語(yǔ)音段 。 （ 5） 本方法的特點(diǎn) 能進(jìn)行在系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)錄音，隨錄隨放，修改語(yǔ)音方便。 10 修改錄音內(nèi)容時(shí)，可以從其中任意一段開(kāi)始，修改其后的所有錄音內(nèi)容，不必從第一段開(kāi)始全部修改。這對(duì)一些需要廠家固定一些語(yǔ)音段的系統(tǒng)很有好處，將固定的語(yǔ)音段放置在前面的段落中，允許用戶錄制的放在后面，用戶修改錄音內(nèi)容時(shí)只需修改后面的語(yǔ)音段即可，不影響廠家錄制的語(yǔ)音。 分段靈活。單片 ISD2560 可分 1 600 個(gè)段，若多片級(jí)聯(lián)還可更多；各個(gè)錄音段的 長(zhǎng)度任意，只要總錄音時(shí)間在所用器件的總時(shí)間之內(nèi)即可。 四、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 1、 系統(tǒng)程序 流程圖 圖 11 單片機(jī) 1 程序 主 流程圖 圖 12 單片機(jī) 2 程序 主 流程圖 如圖 11： 單片機(jī) 1 為主機(jī)，負(fù)責(zé)溫度顯示、按鍵掃描、 BCD 碼轉(zhuǎn)換、串行發(fā)送數(shù)據(jù)給單片機(jī) 2。 以定時(shí)器定時(shí) 1ms，每定時(shí) 100 次 即 1 秒鐘 就啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換、 BCD 碼轉(zhuǎn)換，串行發(fā)送 2 進(jìn)制數(shù)給單片機(jī) 2。 如圖 12、 13 所示： 單片機(jī) 2 為從機(jī)，只負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù) 并播報(bào)溫度 ， 以 T0 定時(shí)器定時(shí) ,結(jié)合延時(shí)程序定時(shí) 1分鐘，使 每 1分鐘更新一次語(yǔ)音音素地址，即每 1分鐘 更新 一次溫度值 ，并在中斷 程序 處理過(guò)程度中報(bào)一次溫度。 11 圖 13 單片機(jī) 2 的 T0 中斷程序流程圖 五 、 系統(tǒng) 測(cè) 試 1、硬件測(cè)試 （ 1） 單元模 塊 的測(cè)試 （ A） 電源測(cè)試：用數(shù)字萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量各三端穩(wěn)壓管輸出的電壓值是否正常。 測(cè)試相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，三路電壓正常。電源設(shè)計(jì)成功。 （ B） 溫度采集模 塊 的測(cè)試 ： 調(diào)節(jié)溫度變化，測(cè)試點(diǎn)的電壓值是否有相對(duì)應(yīng)的改變。 當(dāng)溫度變化時(shí)，測(cè)試點(diǎn)的電壓與溫度之間的線性關(guān)系比較好，如表 1 所示，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 （ C） A D 轉(zhuǎn)換模 塊 的測(cè)試 ：當(dāng)輸 入為 0V 和 5V 以及中間若干電壓輸入時(shí) ，測(cè)試 A/D轉(zhuǎn)換是否正常。 測(cè)試發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入為 0V 時(shí)， ADC0809 的輸出為 00H，為 +5V 時(shí)為 0FFH，當(dāng)輸入為 2.5V 時(shí)，輸出為 0EFH，測(cè)試結(jié)果表明 A D 轉(zhuǎn)換的功能完全實(shí)現(xiàn)。 （ D）語(yǔ)音播放?？斓臏y(cè)試 ：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)人工給語(yǔ)音芯片選地址，測(cè)試不同的地址是否有不同的發(fā)音，以檢驗(yàn)語(yǔ)音是否正 確 錄入 及能否正常播放 。 根據(jù)設(shè)定，將 12 個(gè)語(yǔ)音信號(hào)分別放到指定的行地址上，當(dāng)按相應(yīng)的行地址撥開(kāi)關(guān)給 ISD2560 時(shí)，能夠正常播放設(shè)定的12 個(gè)語(yǔ)音，說(shuō)明語(yǔ)音芯片的錄用存貯工作成功。接入系統(tǒng)，編程 輸出相應(yīng)的 行地址， ISD2560能夠正常播放各個(gè)語(yǔ)音，說(shuō)明語(yǔ)音播放模快的硬件設(shè)計(jì)可行。 （ 2） 系統(tǒng)整體 測(cè)試 測(cè) 試方法 以水溫代替人的體溫，用一根水銀溫度計(jì)與所制作的體溫計(jì)探頭（捆綁）同時(shí)接觸被測(cè)熱水的同一點(diǎn)。 （ A）準(zhǔn)備一杯 0 攝氏度的冰水混合物和一杯熱水。從 0 度開(kāi)始記錄測(cè)試點(diǎn)的電壓值與 12 溫度計(jì)對(duì)比較。記完一個(gè)數(shù)后，往杯中加熱水， 這樣，每測(cè)一次，記錄一次數(shù)據(jù)，再加一次熱水，這樣使水溫漸漸升高， 一直測(cè)到水溫為 50 攝氏度。 測(cè)試結(jié)果如表 1 所示，說(shuō)明 數(shù)碼管顯示的數(shù)值是否與測(cè)試點(diǎn)所測(cè)值 在誤差允許范圍內(nèi)是成 歸一化關(guān)系 的。 （ B）檢測(cè)水溫高于 50 攝氏度時(shí)測(cè)試點(diǎn)的電壓值?？词欠駷?5V。 結(jié)果顯示為 +5V，說(shuō)明保護(hù)電路可行。 2、軟件 測(cè)試 將各功能子程序進(jìn)行 KAIL C 系統(tǒng)進(jìn)行軟件仿真，全部通過(guò)，再進(jìn)行硬件仿真，也能全部實(shí)現(xiàn)所要求實(shí)現(xiàn)的功能。 （ 1） 數(shù)碼管顯示的測(cè)試： 把放大器的輸出連接到 ADC0809 的輸入端， ADC0809 與單片機(jī)相連接，觀察數(shù)碼管顯示的數(shù)值是否 與 測(cè)試點(diǎn)所測(cè) 值成歸一化關(guān)系 。 （ 2） 雙機(jī)串行通信的測(cè)試： 從主機(jī)發(fā)送一個(gè) 8 位的二進(jìn)制數(shù)，用示波器觀察從機(jī)是否接收到。 3、 硬件與軟件的聯(lián)機(jī)測(cè) 試 根據(jù)前面的測(cè)試，說(shuō)明 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟、硬件設(shè)計(jì)基本取得成功。將 把程序 經(jīng)編譯、 下載到 相應(yīng)的 AT89S51 芯片中， 構(gòu)建電路測(cè)試， 比較 數(shù)碼管 顯示的數(shù)值 與溫度計(jì) 的值 和 測(cè)試 點(diǎn)的值。 整體測(cè)試結(jié)果如表 1 所示。 六 、測(cè)試數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1 測(cè)試數(shù)據(jù) 按照前述的測(cè)試方法，取得到測(cè)試結(jié)果如表 1 所示。 如表 1 數(shù)碼顯示與測(cè)試點(diǎn)電壓隨溫度變化的關(guān)系 溫度值（攝氏度） 數(shù)碼管顯示值 測(cè)試點(diǎn)電壓值 （ V） 0 00.0 0.0 10.0 10.0 1.001 19.0 19.0 1.902 38.2 38.2 3.821 48.0 48.0 4.802 60.5 50.0 5.001 2 測(cè)試 結(jié)果分析 13 根據(jù)上述測(cè)試結(jié)果，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本取得成功。智能體溫計(jì)在測(cè)試溫度方面有一定的成效，測(cè)試誤差較小， 顯示的誤差與實(shí)際的溫度值誤差在 0.1 C內(nèi)， 在功能上達(dá)到了賽題的要求。 3 心得與體會(huì) 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，深深感到理論與實(shí)踐之間的差距。在學(xué)習(xí)單片課程時(shí)，很多知識(shí)點(diǎn)在理論完全理解了，但到具體的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，會(huì)出現(xiàn)很多一時(shí)無(wú)法理解的現(xiàn)象，要通過(guò)不斷的通過(guò)強(qiáng)化自身的實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)， 才能用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐來(lái)進(jìn)一步深入理解理論。 七 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)完成了以下功能： （ 1）溫度信號(hào)的采集與歸一化處理； （ 2） A D 轉(zhuǎn)換； （ 3）溫度值的顯示， 顯示的誤差與實(shí)際的溫度值誤差在 0.1 C內(nèi)； （ 4）語(yǔ)音播報(bào)溫度與聲音報(bào)警功能。 參考文獻(xiàn) 1 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .第五屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)獲獎(jiǎng)作品選編 .北京：北京理工大學(xué)出版社， 2003 年第 1 版 . 2 王港元 .電工電子實(shí)踐指導(dǎo) .南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社 .2005.03 第一版 3 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 .武漢：華中科技大學(xué)出版社 .2000.5 第二版 . 4 胡漢才 .單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 北京：清華大學(xué)出版社。 2001.01 第一版 . 5 由集成溫度傳感器 AD590 構(gòu)成的多溫度測(cè)試系統(tǒng) .北京：電子技術(shù)應(yīng)用 .1998年第 6 期 . 14 附錄： /* Project Name : 智能體溫計(jì) 程序 _主機(jī) Designed By : sc.Dai Date : 2007.5.30 */ #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code dis_code10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, / 0, 1, 2, 3 0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90； / 4, 5, 6, 7, 8, 9, off uchar data set_data3=0x00,0x07,0x03； /預(yù)設(shè) 37.0 度 uchar data ad_data； /AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果 uchar data dis_buf3=0x00,0x00,0x00； / 顯示緩沖區(qū) uchar data bcd_buf3=0x00,0x00,0x00； /十進(jìn)制 BCD 碼轉(zhuǎn)換存放區(qū) uchar data TIMER0_NUM； bit TIMER0_flag； bit data set_flag=0； sbit ALE=P24； sbit OE=P25； sbit START=P26； sbit EOC=P27； sbit P30=P30； sbit select0=P37； sbit select1=P36； sbit select2=P35； sbit K1=P20； sbit K2=P21； sbit K3=P22； sbit K4=P23； sbit bep=P33； sbit SET_IND=P34； sbit P17=P17； /小數(shù)點(diǎn) uint data temp； /*/ /*函數(shù)聲明 /*/ void delay1ms(uchar t)； void adc(void)； void BCD(void)； void keyscan(void)； void send_str(void)； void beep(void)； 15 void display(void)； /*/ /*按鍵蜂鳴函數(shù) /*/ void beep2(void) uchar data j,k； for(j=26；j0；j-) for(k=254；k0；k-)； bep=!bep； bep=1； /*/ /*蜂鳴報(bào)警 /*/ void beep(void) uchar data j,k； for(j=100；j0；j-) for(k=254；k0；k-) bep=0； bep=1； /關(guān)蜂鳴器 /*/ /*延時(shí) 1ms 函數(shù) /*/ void delay1ms(uchar t) uchar j,k； for(j=0；jt；j+) for(k=0；kset_data2) /報(bào)警值檢測(cè) beep()； else if(bcd_buf2=set_data2) if(bcd_buf1set_data1) beep()； else if(bcd_buf1=set_data1) if(bcd_buf0set_data0) beep()； /*/ /*鍵盤掃描函數(shù) /*/ void keyscan(void) uchar data m； if(K1=0) /K1 設(shè)置鍵 for(m=0；m100；m+) /延時(shí) 11ms 17 display()； if(K1=0) beep2()； /按鍵時(shí)響一聲 set_flag=!set_flag； /設(shè)置標(biāo)志位取反 if(set_flag=1) /若設(shè)置鍵按下 ,則檢測(cè) K2-K4 SET_IND=0； /設(shè)置燈亮 if(K2=0) /K2:十位加 1 for(m=0；m100；m+) /延時(shí) 11ms display()； if(K2=0) beep2()； /按鍵時(shí)響一聲 set_data2+； if(set_data2=5) set_data2=0； if(K3=0) /K3:個(gè)位加 1 for(m=0；m100；m+) /延時(shí) 11ms display()； if(K3=0) beep2()； /按鍵時(shí)響一聲 set_data1+； if(set_data1=10) set_data1=0； if(K4=0) /K4:小數(shù)位加 1 for(m=0；m100；m+) /延時(shí) 11ms display()； if(K4=0) beep2()； /按鍵時(shí)響一聲 set_data0+； if(set_data0=10) set_data0=0； else SET_IND=1； /*/ 18 /*顯示函數(shù) /*/ void display(void) if(set_flag) /設(shè)置鍵按下 ,則顯示設(shè)置的數(shù)值 dis_buf0=set_data0； dis_buf1=set_data1； dis_buf2=set_data2； else /否則顯示溫度值 dis_buf0=bcd_buf0； dis_buf1=bcd_buf1； dis_buf2=bcd_buf2； P1 = 0xff； / 先關(guān)閉所有數(shù)碼管 P1 = dis_codedis_buf0； / 小數(shù)顯示代碼傳送到 P1 口 select2=1；select1=1；select0=0； / 位選 delay1ms(1)； /延時(shí) 1ms P1 = dis_codedis_buf1； / 個(gè)位顯示代碼傳送到 P1 口 select2=1； select1=0；select0=1； / P17=0； delay1ms(1)； /延時(shí) 1ms P1 = dis_codedis_buf2； / 十位顯示代碼傳送到 P1 口 select2=0；select1=1；select0=1； / delay1ms(1)； /延時(shí) 1ms /*/ /*串口發(fā)送一個(gè)字符函數(shù) /*/ void send_str(void) SBUF = ad_data； /串口發(fā)送 AD 轉(zhuǎn)換溫度值 while(TI=0)； / 等待數(shù)據(jù)傳送 TI = 0； / 清除數(shù)據(jù)傳送標(biāo)志 /*/ /*主函數(shù) /*/ void main(void) TMOD = 0x21； / 定時(shí)器 1 工作于方式 2,8 位自動(dòng)重載模式 , 用于產(chǎn)生波特率 / 定時(shí)器 0 工作于方式 1,產(chǎn)生 1s 的 AD 間隔 19 時(shí)間 TH0=15536/256； /T0 定時(shí) 50ms TL0=15536%256； TH1 = 0xe1； / 波特率 1000 TL1 = 0xe1； SCON = 0x50； / 設(shè)定串行口工作方式 1 PCON = 0x00； / 波特率不倍增 TI=0； /清除發(fā)送中斷標(biāo)志 EA = 1； / 開(kāi)總中斷 ET0 = 1； /開(kāi) T0 中斷 ET1=0； TR1 = 1； / 啟動(dòng) T1 TR0 = 1； /啟動(dòng) T0 while(1) display()； keyscan()； if(TIMER0_flag) TIMER0_flag=0； adc()； BCD()； send_str()； /*/ /*T0 中斷服務(wù)程序 /*每秒鐘 ADC 一次 ,串口發(fā)送一次 /*/ void t