结题报告---语音播报温度监测系统

山东大学信息学院电子线路课程设计课程结题报告说明书
题目：语音播报温湿度系统
系部：信息与控制工程学院
专业：通信专业
班级：通信一班
学生姓名:
学号:
指导教师:
语音播报温度系统
目录
1 .引言 (3)
2. 总体设计方案 (3)
2.1.1主控制器 (4)
2.1.2显示电路 (5)
2.1.3温度传感器 (5)
3.DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (8)
4. 系统整体硬件电路 (9)
4.1主板电路 (9)
4.2显示电路 (10)
4.3电源电路 (10)
4.4各功能模块实现原理 (11)
4.5电机驱动电路 (12)
5.系统软件算法分析 (16)
5.1读出温度子程序 (16)
5.2温度转换命令子程序 (16)
5.3计算温度子程序 (17)
5.4显示数据刷新子程序 (18)
1 .引言
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，智能家居控制系统已经成为时尚的潮流。

2. 总体设计方案
要求：
1. 主控芯片用AT89s52
2. 用无线发送和接收数据，发送用PT2262（3个）、接收用PT2272（1个），
3. 用三块板，检测温室内的3个点。

用3对温度传感器18B20和湿度传感器SHT11
4. 用按键设置温度和湿度的上下限，并且在当时所测得到的温度或湿度值超过所设置的温度和湿度值范围时，能够语音播报温度和湿度值
5. 用1602显示3个点的温度和湿度值以及显示所设置的上下限
考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行
转换，就可以满足设计要求。

温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用1602液晶显示器实现温度显示。

图1总体设计方框图
2.1.1 主控制器
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持
式产品的设计使用系统可用二节电池供电。

2.1.2 显示电路
显示电路采用液晶1602。

2.1.3温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。

DS18B20的性能特点如下：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
●负电压特性，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；
DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。

图 2 DS18B20内部结构
64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC 检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。

温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。

高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。

头２个字节包含测得的
温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。

第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。

DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

该字节各位的定义如图3所示。

低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

VCC
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图4 DS18B20与单片机的接口电路
3.DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。

另一种是寄生电源供电方式，如图 4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。

当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。

采用寄生电源供电方式时VDD端接地。

由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

4. 系统整体硬件电路
4.1 主板电路
系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路等，如图5 所示。

图5中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时1602将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。

图5 中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电
源，就可以实现复位。

4.2 显示电路
显示电路是使用的串口显示，这种显示最大的优点就是使用口资源比较少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的发送和接收，四只数码管采用74LS164右移寄存器驱动，显示比较清晰。

图5 单片机主板电路
4.3电源电路
本课题采用单相桥式整流电路为整个系统提供可靠、稳定的直流电压。

此电源电路是通过单相桥式整流电路和7805、7812，把交流12V电压整流为直流5v和12v电压。

如图2-21所示为单相桥式整流电路。

4.4各功能模块实现原理
4.4.1时间显示功能
接收端和遥控器1上都装有蓝屏的LCD用来显示，为了节省成本本作品上没有使用时钟芯片而是利用单片机的定时器/计数器来实现。

4.4.2光控调节功能
在屋内合适的地点安放光敏电阻，当光照强度改变时，光
敏电阻的阻值会随着改变，通过单片机的A/D转换器将模拟信号转化成数字信号单片机处理此信号后控制步进电机，通过步进电机的转动步数和转动方向调节窗帘的开合程度。

4.4.3定时控制功能
用户选定定时模式并设置时间后，遥控器将此信息发送给单片机，单片机控制定时时钟时控制系统在指定的时间到达时启动步进电机打开或关闭窗帘。

4.4.4温度调控功能
当温度超过设定的温度后，单片机会根据所得到的信号进行相应的处理，启动步进电机打开或关闭窗帘。

达到温度控制的目的。

4.5电机驱动电路
步进电机需要提供具有一定驱动能力的脉冲信号才能正常工作，脉冲信号由单片机输出的激励信号经过脉冲分配产生。

脉冲分配可以通过硬件模拟分配电路实现，也可以利用软件方便地实现。

ULN2003它是一款电机脉冲分配芯片，由于其结构简单，价格低廉，而且无需外接功率放大电路，因此常用来作为步进电机的驱动芯片。

ULN2003芯片是高耐压、大电流达林顿阵列，由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。

功率电子电路大多要求具有大电流输出能力，以便于驱动各种类型
的负载。

功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成部分。

ULN2003芯片高压大电流达林顿晶体管阵列产品属于可控大功率器件
电机驱动电路在整个智能系统中是很重要的一部分。

它的正常工作直接影响到了系统的正常工作。

在电路中当单片机发出相应的驱动信号，触发VT1或VT2就可相应的使K1和K2接触器吸合。

以达到驱动电动机运行的目的。

换向电路中使用了两个接触器K1和K2的常闭和常开触点。

当K1吸合时K1-1吸合导通，K1-2常闭点断开。

使电机形成正向旋转运行。

当K2吸合时K2-1吸合导通，K2-2常闭点断开，使电机形成反向旋转运行。

电路图如下：
图2-20 电机换向电路
ULN2003的内部电路图
ULN2003芯片的每一对达林顿都串联一个 2.7k.的基极电阻，也可以不用限流电阻而直接由51的P口驱动。

在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

ULN2003芯片工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态（有低电平输入时，输出为高电平）时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。

5.系统软件算法分析
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。

5.1读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。

其程序流程图如图8示
图9 温度转换流程图
5.2温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用
12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。

温度转换命令子程序流程图如上图，图9所示
5.3计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图10所示。

刷新流程图
5.4显示数据刷新子程序
显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位。

程序流程图如图11。