基于單片機(jī)的電子體溫計(jì)設(shè)計(jì)摘要本文著重介紹了基于AT89S52單片機(jī)的一種溫度測量及報(bào)警電路,該電路采用改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，溫度范圍為55125C,最高分辨率可達(dá)00625C。主要由電源電路模塊，A/D轉(zhuǎn)換電路模塊，溫度控制模塊，自動控制模塊，溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路模塊、串行通信模塊和語音播放模塊組成。自動控制模塊采用雙AT89S52構(gòu)成主從串行處理結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制。溫度控制模塊選用AD590集成溫度傳感器來采集外界溫度，轉(zhuǎn)換為線性電壓信號。線性電壓經(jīng)由OP07構(gòu)成高精度低溫漂的放大電路處理后，由A/D轉(zhuǎn)換電路模塊中的ADC0809完成A/D轉(zhuǎn)換，得到8位的數(shù)字信號送入自動控制模塊的主機(jī)中。主機(jī)將采集到的溫度值在LED數(shù)碼管上顯示出來，并通過串口通信將溫度信號傳到從機(jī)，該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單。關(guān)鍵詞DS18B20,溫度測量,AT89S52,LEDDESIGNOFELECTRONICTEMPERATUREMETERBASEDONSCMABSTRACTTHISARTICLEFOCUSESONUSINGAT89S52MICROCONTROLLEROFATEMPERATUREMEASUREMENTANDALARMCIRCUITS,THECIRCUITWITHIMPROVEDSMARTTEMPERATURESENSORDS18B20ASDETECTIONDEVICE,CTEMPERATURERANGEIS55125,MAXRESOLUTIONUPTO00625CMAINPOWERCIRCUITMODULES,A/DCONVERSIONCIRCUITMODULE,TEMPERATURECONTROLMODULE,CONTROLMODULE,SETTHETEMPERATURE,DISPLAYANDALARMCIRCUITMODULES,SERIALCOMMUNICATIONMODULESANDVOICEPLAYBACKMODULEAUTOMATICCONTROLMODULEUSINGDOUBLEAT89S52CONSTITUTEAMASTERSLAVESERIALPROCESSINGSTRUCTUREOFAUTOMATICCONTROLOFTHESYSTEMTEMPERATURECONTROLMODULEUSINGAD590TEMPERATURESENSORTOGATHEROUTSIDETEMPERATURE,CONVERTEDTOALINEARVOLTAGESIGNALLINEARHIGHPRECISIONLOWTEMPERATUREDRIFTOFVOLTAGEBYTHEOP07CONSTITUTEAMPLIFIERCIRCUITPROCESSING,PERFORMEDBYADC0809A/DCONVERSIONCIRCUITMODULEA/DCONVERTER,RESULTINGIN8BITDIGITALSIGNALSINTOTHECONTROLMODULEINTHEHOSTHOSTWILLBECOLLECTEDONLEDDIGITALTUBETEMPERATUREVALUEISDISPLAYED,ANDTEMPERATURESIGNALSTRANSMITTEDFROMMACHINETHROUGHSERIALCOMMUNICATION,THEINNOVATIVECIRCUITDESIGN,POWERFUL,SIMPLEKEYWORDSDS18B20，TEMPERATUREMEASUREMENT，AT89S52，LED目錄前言1第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案211方案論證與比較212方案選擇4第2章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)521自動控制模塊5211單片機(jī)的概述5212AT89S52芯片522串行通信模塊623電源電路模塊724溫度控制模塊8241AD590概述8242溫度檢測、放大電路原理9243溫度檢測與放大電路1025A/D轉(zhuǎn)換電路模塊11251ADC0809概述11252A/D轉(zhuǎn)換電路圖1226溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路模塊13261LED顯示器簡介13262電路圖1427語音播放模塊14271ISD2650概述14272電路原理圖16第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1831系統(tǒng)程序流程圖1832子程序流程圖20第4章系統(tǒng)測試2141硬件測試21411單元模塊測試21412系統(tǒng)整體測試2142軟件測試2243硬件與軟件的聯(lián)機(jī)測試2244測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析22441測試數(shù)據(jù)22442結(jié)果分析23結(jié)論24謝辭25參考文獻(xiàn)26附錄28前言隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。電子溫度測量方式是隨著電子技術(shù)的興起而發(fā)展的一門學(xué)科。它利用材料隨溫度變化的參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號對溫度進(jìn)行測量。早期的電子溫度測量均采用模擬技術(shù)的方法，對傳感器的非線性補(bǔ)償采用分立式電路進(jìn)行各種方法的補(bǔ)償，線路復(fù)雜、體積龐大、可靠性低，應(yīng)用受到很大的制約，微電子技術(shù)的發(fā)展使這一希望逐步變成了現(xiàn)實(shí)。現(xiàn)在數(shù)字集成電路技術(shù)和相應(yīng)的數(shù)字信號處理理論相對成熟，開發(fā)制造成本大幅下降，為新一代電子體溫計(jì)的開發(fā)創(chuàng)造了良好的先決條件，以數(shù)字技術(shù)為主要技術(shù)的新一代電子體溫計(jì)又一次成為關(guān)注和研究的對象。本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案11方案論證與比較方案一采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分使用帶有A/D通道的單片機(jī)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。系統(tǒng)主要包括對A/D0809的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有手動復(fù)位鍵、A/D轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為MCS51芯片，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有4位數(shù)碼管、報(bào)警器等?！?】系統(tǒng)框圖如圖11所示。數(shù)碼管報(bào)警電路測溫電路晶振電路復(fù)位電路單片機(jī)ADC0809按鍵防抖動動圖11熱電偶溫差電路測溫系統(tǒng)框圖方案二采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。該系統(tǒng)利用單片機(jī)控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，利用鍵盤來進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可通過MAX232芯片與RS232接口進(jìn)行串口通信，方便采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。系統(tǒng)框圖如圖12所示。圖12DS18B20溫度測溫系統(tǒng)框圖方案三采用了AT89S52單片機(jī)的溫度測量和報(bào)警電路，外部溫度信號經(jīng)過集成溫度傳感器采集轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過信號放大后成為模擬輸入信號，A/D將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過并口送入到主機(jī)。主機(jī)處理這些信號后通過LED數(shù)碼管顯示出來，同時(shí)還處理按鍵和報(bào)警模塊的程序。溫度值由主機(jī)通過串行通信傳送給聰機(jī)，從機(jī)控制語音芯片報(bào)出對應(yīng)的溫度值。系統(tǒng)框圖如圖13所示。按鍵輸入電路驅(qū)動電路報(bào)警電路測溫電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路擴(kuò)展接口對時(shí)間和溫度信息定點(diǎn)存儲，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換顯示電路單片機(jī)圖13系統(tǒng)框圖12方案選擇方案一熱電偶在測溫范圍內(nèi)熱電性質(zhì)穩(wěn)定，比熱小，導(dǎo)電率高，但熱電偶的體積較大，使用不易，價(jià)格高5,6。而電子體溫計(jì)的溫度傳感器要求易用，方便攜帶，體積小，故不用采用。方案二測溫裝置電路簡單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便，但DS18B20一般用于工業(yè)測溫度，故不采用。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)如上所述，故選用方案三來進(jìn)行設(shè)計(jì)。放大電路AD溫度采集A/D轉(zhuǎn)換電路模塊鍵盤預(yù)制、報(bào)警電路模塊主機(jī)串行通信語音播放模塊從機(jī)顯示模塊第2章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)21自動控制模塊211單片機(jī)的概述單片機(jī)，又稱為微控制器。是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)7,8。單片機(jī)的主要特點(diǎn)有優(yōu)異的性能價(jià)格比；集成度高、體積小、可靠性高；控制功能強(qiáng)；低電壓、低功耗。單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)控制、儀器儀表、電信技術(shù)、辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、汽車和節(jié)能、制導(dǎo)和導(dǎo)航等。9,10212AT89S52芯片自動控制模塊選用AT89S52，它是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲器。使用ATMEL公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上FLASH允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。111標(biāo)準(zhǔn)功能8K字節(jié)FLASH,256字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下,RAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停止,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。2在外部結(jié)構(gòu)上,AT89S52單片機(jī)和MCS51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)相同，有三種封裝形式，分別是PDIP形式，為40針腳；PLCC形式，為44針腳；TAFP形式，也為44針腳。其中，常用的為PDIP形式，如圖21所示。圖21AT89S52的引腳圖22串行通信模塊串行通信模塊的主要功能是主機(jī)把溫度值數(shù)據(jù)發(fā)送到從機(jī),從機(jī)接收數(shù)據(jù)并控制語音芯片報(bào)出當(dāng)前的溫度值。主機(jī)與從機(jī)串行通信電路圖如圖22所示。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE30MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U3AT89S52圖22主機(jī)與從機(jī)串行通信電路圖23電源電路模塊如圖23所示，220V交流電經(jīng)變壓器降壓、橋式整流、電容濾波后由7905、7805、7812三端集成穩(wěn)壓管分別得到5V、5V、12V電壓，整個(gè)系統(tǒng)供電。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE30MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYC2101UT1TRANS4C2201UC2301UC202200UC192200UAC220VC182200U231VVGNDINOUTU257905132VVGNDINOUTU237812132VVGNDINOUTU2478051234D1BRIDGE112V5V5VGND圖23電源電路圖24溫度控制模塊溫度控制模塊選用AD590，主要功能是負(fù)責(zé)采集溫度，把溫度值進(jìn)過放大后傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路模塊241AD590概述集成溫度傳感器AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源。AD590屬于電流型集成溫度傳感器，電流型集成溫度傳感器是一個(gè)輸出電流與溫度成比例的電流源，由于電流很容易變換成電壓，故使用十分方便。AD590集成溫度傳感器的輸出電流是整個(gè)電路的電源電流，而這個(gè)電流與施加在這個(gè)電路上的電源電壓幾乎無關(guān)。12,13AD590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55150；3寬廣的工作電壓范圍4V30V；4良好的隔離。AD590的包裝與等效電路如圖24所示圖24AD590外形及符號AD590是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V；2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用。它是兩端子的半導(dǎo)體溫度感測組件，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氏K溫度成正比。開氏溫度與攝氏溫度的單位相等，0等于2732K，100等于3732K。當(dāng)溫度為0時(shí)，AD590的輸出電流是2732A。而溫度為100時(shí)，輸出電流是3732A。溫度每升高1，輸出電流增加1A，及溫度系數(shù)為1A/。242溫度檢測、放大電路原理AD590當(dāng)溫度增加1時(shí)，其輸出電流會增加1A。即AD590的溫度系數(shù)為1A/。所以在T時(shí)的電流I1T為（21）TCAIT/01而溫度每變化1時(shí)，V2的電壓變化是為（22）CMVKCA/10/1表示溫度每增加1，V2會增加10MV。在0時(shí)V2就已經(jīng)有電壓存在值為（23）KV732127302則T時(shí)，（24）TCMVT/2V02如圖23所示，OP3組成差動放大器，電壓增益為（25）5012KR零位調(diào)整SVR1則用于抵補(bǔ)0的電壓值，由差動放大器的公式（26）1212VVO可得知，若調(diào)整SVR1使V1的電壓為2732V，則0時(shí)，差動放大器的輸出VO為0V。也就是說，若溫度是在0至50之間，則差動放大器的輸出電壓是在0V至5V之間，亦即每01V的輸出代表溫度上升1。與設(shè)計(jì)要求相符合。243溫度檢測與放大電路該模塊的主要功能是實(shí)時(shí)檢測溫度并轉(zhuǎn)換放大，傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路。溫度檢測、放大電路主要器件的作用OP1設(shè)置溫度閥值；OP2采集AD590轉(zhuǎn)換溫度數(shù)據(jù)；OP3完成A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換所需的模擬信號輸入；AD590溫度傳感器；SVR零位調(diào)整。如圖25所示。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE30MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYR610KR5100KR3100KR220KR420KU2AD59012V23467OP223467OP35V5V12V12V23467OP1SVR110K12V5V12VVOV1V2圖25AD590溫度檢測、放大電路圖25A/D轉(zhuǎn)換電路模塊A/D轉(zhuǎn)換電路模塊選用ADC0809，其功能是從溫度控制模塊接受數(shù)據(jù)后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送給主機(jī)進(jìn)行處理。251ADC0809概述ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片14,151主要性能特點(diǎn)18路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；2具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?；3轉(zhuǎn)換時(shí)間為100S；4單個(gè)5V電源供電；5模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)；6工作溫度范圍為4085攝氏度；7低功耗，約15MW。2引腳特性IN0IN78條模擬量輸入通道ADC0809對輸入模擬量要求信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A、B、C三條地址線的地址信號進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A、B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線11條。ADC通道選擇表如表21所示。表21ADC0809通擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號線。ADC0809的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ。252A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖26所示，ADC0809把從放大電路傳送過來的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并行傳送給單片機(jī)的P0口，讓單片機(jī)處理。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE30MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52K4K3K1K2AI026AI127AI228AI31AI42AI53AI64AI75CLK10ADA25ADB24ADC23ALE22START6OE9REF12REF162121222023192418258261527142817EOC7U7ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D75V圖26A/D轉(zhuǎn)換電路圖26溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路模塊該模塊通過按鍵可事先設(shè)置報(bào)警溫度值，當(dāng)顯示的溫度值超過設(shè)定的溫度值時(shí)，單片機(jī)會從INT0腳發(fā)出一連串脈沖，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。數(shù)據(jù)用3位LED顯示261LED顯示器簡介在顯示系統(tǒng)中，使用的顯示器件主要有LED發(fā)光二極管，LCD液晶顯示器，近年來也有使用簡易形式的CRT接口，其中LED顯示器最為常見，具有成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)的接口簡單方便、易于編程等特點(diǎn)，在低端領(lǐng)域使用廣泛，LCD液晶顯示器多用于高端場合。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用LED顯示器。LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段促成的器件，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED，這種顯示器分共陰極和共陽極兩種。262電路圖如圖27所示。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE30MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52K4DPGFEDCBADPGFEDCBA5VQ79012Q69012Q5901219181716151213141234567ABCDEFG8DPABFCGDEDPABFCGDEDPABFCGDEDPDS2AMBERCCK3K1K230P30P5VU5BUZZERQ49014R71K圖27溫度設(shè)制、顯示及報(bào)警電路圖27語音播放模塊語音播放模塊采用采用ISD2560語音錄放集成電路，其功能是進(jìn)行語音提示。271ISD2650概述1ISD2560是DIP器件封裝，有28腳，如圖28所示。圖28ISD2560管腳圖圖28ISD2560管腳圖各引腳功能如下腳1腳7A0/M0A6/M6地址/模式選擇；腳8腳10A7A9輸入地址線；腳11AUXIN輔助輸入；腳12、腳13VSSD、VSSA數(shù)字地和模擬地；腳14、腳15SP、SP揚(yáng)聲器輸出；腳16VCCA模擬信號電源正極；腳17、腳18MIC、MICREF麥克風(fēng)輸入端和輸入?yún)⒖级?；腳19AGC自動增益控制；腳20、腳21ANAIN、ANAOUT模擬信號輸入和輸出；腳22OUF溢出；腳23CE片選（低電平允許芯片工作）；腳24PD芯片低功耗狀態(tài)控制；腳25EOM錄放音結(jié)束信號輸出；腳26XCLK外部時(shí)鐘；腳27P/R錄/放控制選擇；腳28VCCD數(shù)字信號電源正極；2工作原理ISD2560內(nèi)部存儲單元EEPROM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)地址單元分辨率為100MS。ISD2560有10個(gè)地址輸入端A0A9，錄址能力達(dá)1024位，地址空間為01023。其分配情況是地址0299作為分段用，地址600767未使用，地址7681023為工作模式選擇（即A8、A9都為高）。當(dāng)最高位地址A8、A9都為高電平時(shí)（地址7681023），地址端A0A6就作為工作模式選擇端M0M6，對應(yīng)7種工作模式。當(dāng)A8、A9不都為高時(shí)（地址0599），只需在分段錄、放音操作前（不少于300NS）給地址A0A9賦值，操作就從該地址開始。17ISD2560將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。每個(gè)語音段的尾部自動增加一個(gè)結(jié)束標(biāo)志EOM，組合放音時(shí)，通過檢測EOM來控制各語音段的結(jié)束和下一段的開始。每個(gè)信息段錄放音時(shí)間等于總時(shí)間除以600。例如ISD2560總時(shí)間為60S，每個(gè)信息段的錄放音時(shí)間為100MS。故可利用該時(shí)間長度作為一個(gè)段地址，通過單片機(jī)定時(shí)器的計(jì)時(shí)平行地映射信息段的地址，得到每段錄音的起始地址。這樣，就需設(shè)置一個(gè)地址計(jì)數(shù)器。一般錄音從0地址開始，首先通過CPU將它賦給A0A9，然后通過單片機(jī)控制ISD啟動錄音，同時(shí)啟動單片機(jī)的定時(shí)器開始計(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)器的值即為該段語音的未地址，加1即為下一段語音首地址，并將它存在EEPROM中，為下一將放音提供地址信息。通過CPU將該地址賦給A0A9，即可錄制下一段語音。依次下去，即可在錄制完所有語音段的同時(shí)得到各段的起始地址。若不是從0地址開始的語音段，需將初始地址賦給A0A9，加上地址計(jì)數(shù)器的值，可得到語音段的末地址。272電路原理圖語音播放模塊如圖29所示，主要由單片機(jī)AT89S52與語音芯片ISD2560組成。123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE29MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYA0/M01A1/M12A2/M23A3/M34A4/M45A5/M56A6/M67A78A89A910SP14P/R27XCLK26EOM25PD24CE23ANAOUT21ANAIN20AGC19MICREF18MIC17SP15U1ISD2560LS1C2022UC1022UR510KR210KMK1MICC347UR11K5VR6470KC51UC447UEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U9AT89S525V1K85V圖29錄音、放音電路圖第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)31系統(tǒng)程序流程圖圖31為主機(jī)程序流程圖，主要功能是顯示溫度、按鍵掃描、BCD碼轉(zhuǎn)換、串行發(fā)送數(shù)據(jù)給從機(jī)。定時(shí)器定時(shí)1MS，每定時(shí)100次即1秒鐘就啟動A/D轉(zhuǎn)換程序、BCD碼轉(zhuǎn)換程序，串行發(fā)送二進(jìn)制數(shù)給從機(jī)。圖32為從機(jī)程序流程圖，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并且播報(bào)相應(yīng)的溫度值，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程度中播報(bào)一次溫度。圖31主機(jī)程序流程圖N開始顯示溫度啟動A/D轉(zhuǎn)換按鍵掃描初始化BCD碼轉(zhuǎn)換串行發(fā)送1秒鐘到否Y開始初始化二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制BCD碼1分鐘到否更新溫度數(shù)據(jù)串口中斷入口返回播報(bào)一次溫度圖32從機(jī)程序流程圖32子程序流程圖YN圖33從機(jī)的T0中斷程序流程圖第4章系統(tǒng)測試YNT0中端人口計(jì)數(shù)變量清零播報(bào)一次溫度返回1分鐘到否41硬件測試411單元模塊測試1電源測試用數(shù)字萬用表電壓檔測量各三端穩(wěn)壓管輸出的電壓值是否正常。測試相關(guān)測試點(diǎn)，三路電壓正常。2溫度采集模塊的測試調(diào)節(jié)溫度變化，測試點(diǎn)的電壓值是否有相對應(yīng)的改變。當(dāng)溫度變化時(shí)，測試點(diǎn)的電壓與溫度之間的線性關(guān)系比較好，如表所示。3A/D轉(zhuǎn)換模塊的測試當(dāng)輸入為0V和5V以及中間若干電壓輸入時(shí)，測試A/D轉(zhuǎn)換是否正常。測試發(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25V時(shí)，輸出為0EFH，測試結(jié)果表明A/D轉(zhuǎn)換的功能完全實(shí)現(xiàn)。4語音播放?？斓臏y試通過撥碼開關(guān)人工給語音芯片選地址，測試不同的地址是否有不同的發(fā)音，以檢驗(yàn)語音是否正確錄入及能否正常播放。根據(jù)設(shè)定，將12個(gè)語音信號分別放到指定的行地址上，當(dāng)按相應(yīng)的行地址撥開關(guān)給ISD2560時(shí)，能夠正常播放設(shè)定的12個(gè)語音，說明語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)語音，說明語音播放模快的硬件設(shè)計(jì)可行。412系統(tǒng)整體測試測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)接觸被測熱水的同一點(diǎn)。1準(zhǔn)備一杯0攝氏度的冰水混合物和一杯熱水。從0度開始記錄測試點(diǎn)的電壓值與溫度計(jì)對比較。記完一個(gè)數(shù)后，往杯中加熱水，這樣，每測一次，記錄一次數(shù)據(jù)，再加一次熱水，這樣使水溫漸漸升高，一直測到水溫為50攝氏度。2檢測水溫高于50攝氏度時(shí)測試點(diǎn)的電壓值?？词欠駷?V。結(jié)果顯示為5V，說明保護(hù)電路可行。42軟件測試將各功能子程序進(jìn)行KAILC系統(tǒng)進(jìn)行軟件仿真，全部通過，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)值是否與測試點(diǎn)所測值成歸一化關(guān)系。2雙機(jī)串行通信測試主機(jī)發(fā)送一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，用示波器觀察從機(jī)是否接收到。43硬件與軟件的聯(lián)機(jī)測試將把程序經(jīng)編譯、下載到相應(yīng)的AT89S52芯片中，構(gòu)建電路測試，比較數(shù)碼管顯示的數(shù)值與溫度計(jì)的值和測試點(diǎn)的值。44測試數(shù)據(jù)和結(jié)果分析441測試數(shù)據(jù)按照前述的測試方法，取得到測試結(jié)果如表41所示。表41數(shù)碼顯示與測試點(diǎn)電壓隨溫度變化關(guān)系溫度值（攝氏度）數(shù)碼管顯示值測試點(diǎn)電壓值（V）00000010010010011901901903381381382047847848006015005003442結(jié)果分析根據(jù)上述測試結(jié)果，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本取得成功。智能體溫計(jì)的測量范圍在05C,在測試溫度方面有一定的成效，測試誤差較小，通過表41的數(shù)據(jù)比較，顯示的誤差與實(shí)際的溫度值誤差在內(nèi)。數(shù)碼管顯示的數(shù)值是否與測試點(diǎn)所01C測值成歸一化關(guān)系。結(jié)論本次設(shè)計(jì)采用AT89S52作為核心器件實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制，采用雙單片機(jī)串行處理結(jié)構(gòu)。比起水銀體溫計(jì)，電子體溫計(jì)利用電子感溫，靈敏度高，適合無法長時(shí)間安靜的兒童，且能在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確測試出體溫，溫度播報(bào)時(shí)間可快至1MIN。它的測量精度可達(dá)01，LED直接顯示體溫?cái)?shù)值。通過用普通水銀體溫計(jì)與電子體溫計(jì)分別測量人體體溫，得出以上幾組數(shù)據(jù)，但是仍然無法避免有細(xì)微的誤差。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)體溫計(jì)使用器件少，電路簡單，測溫時(shí)間短，功耗低，體積小，便于攜帶，易于操作，適用很多場合使用，具有廣闊的市場前景。謝辭通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文基于單片機(jī)的電子體溫計(jì)的設(shè)計(jì)終于完成了，在本次論文設(shè)計(jì)過程中，感謝我的學(xué)校，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會,我要感謝李素芳老師在論文題目的選定、研究方案的制定以及后期論文的修改工作中給出了許多寶貴的建議，并且給予了我極大的關(guān)心和幫助。感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位老師對我的論文多加批評指正，使我及時(shí)完善論文的不足之處。最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱的各位老師表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)1閻石著數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)第五版北京高等教育出版社,20062沙占友智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢J電子技術(shù)應(yīng)用，2005，5673于永，戴佳，常江著51單片機(jī)C語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講北京電子工業(yè)出版社，20074王港元電工電子實(shí)踐指導(dǎo)M南昌江西科學(xué)技術(shù)出版社，20055支長義，程志平，焦留成語音智能電子體溫計(jì)設(shè)計(jì)J微計(jì)算機(jī)信息，2007，2316張培仁，孫占輝，張欣等基于C語言編程MCS51單片機(jī)原理與應(yīng)用北京清華大學(xué)出版社，2002，268277，2962997柴衛(wèi)華，何文昌，孫慶安新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成的溫度巡檢系統(tǒng)J傳感器世界，2001，1458李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)第1版M北京北京航空航于大學(xué)出版社，1999，（3）9胡漢才單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京清華大學(xué)出版社，2001第一版10孫育才單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M上海東南大學(xué)出版社，200411劉春恰數(shù)字溫度傳感器DS18B20測溫的應(yīng)用電器時(shí)代，2010，1011611712汪涵才集成溫度傳感器AD590構(gòu)成多溫度測試系統(tǒng)J電子技術(shù)應(yīng)用，1998，6，71313馬凈，李曉光，寧偉幾種常用溫度傳感器的原理及發(fā)展J中國儀器儀表，2004，61214劉娟，梁衛(wèi)文，程莉等單片機(jī)C語言與PROTUES仿真技能實(shí)訓(xùn)北京中國電力出版社，2010，11917615常敏，王涵，范紅波等51單片機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)與實(shí)踐北京電子工業(yè)出版社,2009，23525216謝自美電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試M武漢華中科技大學(xué)出版社，200017馬忠梅，籍順心，張凱等著單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)第4版北京北京航天航空大學(xué)出版社,2007附錄系統(tǒng)總電路圖123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE31MAY2007SHEETOFFILED比比比比DDBDRAWNBYEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P12P123P134P145P156P167P178P039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U2AT89S52K4CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U874F161ADPGFEDCBADPGFEDCBAC1501UT2TRANS4C1601U5VC1701UQ79012Q69012Q59012C142200U19C132200U18AC220VC122200U1716231VVGNDINOUTU187905132VVGNDINOUTU16781215132VVGNDINOUTU1778051234D2BRIDGE11212V5V135V141234567ABCDEFG8DPABFCGDEDPABFCGDEDPABFCGDEDPDS2AMBERCK3K1K25VS2C710UR9RES212V5V30P30P12VSVR110K23467OP1R2310KR1310K12VR1410KR1120K12VR1220K5V23467OP323467OP212VU9AD590AI026AI127AI228AI31AI42AI53AI64AI75CLK10ADA25ADB24ADC23ALE22START6OE9REF12REF162121222023192418258261527142817EOC7U7ADC0809D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P12P123P134P145P156P167P178P039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U3AT89S522560A0/M01A1/M12A2/M23A3/M34A4/M45A5/M56A6/M67A78A89A910SP14P/R27XCLK26EOM25PD24CE23ANAOUT21ANAIN20AGC19MICREF18MIC17SP15U15ISD2560LS2C9022UC8022UR1610KR2210KMK2MICC1147UR81K5VR15470KC101UC2447U5V5V30P30P365V5VU5BUZER371K8202122232425265VP0P01P02P03P04P05P06P07P0P01P02P03P04P05P06P07Q49014R71K5VV1V2VOD5V5V電子體溫計(jì)程序INCLUDEINCLUDEINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTUCHARCODEDIS_CODE100XC0,0XF9,0XA4,0XB0,/0,1,2,30X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90/4,5,6,7,8,9,OFFUCHARDATASET_DATA30X00,0X07,0X03/預(yù)設(shè)370度UCHARDATAAD_DATA/AD轉(zhuǎn)換結(jié)果UCHARDATADIS_BUF30X00,0X00,0X00/顯示緩沖區(qū)UCHARDATABCD_BUF30X00,0X00,0X00/十進(jìn)制BCD碼轉(zhuǎn)換存放區(qū)UCHARDATATIMER0_NUMBITTIMER0_FLAGBITDATASET_FLAG0SBITALEP24SBITOEP25SBITSTARTP26SBITEOCP27SBITP30P30SBITSELECT0P37SBITSELECT1P36SBITSELECT2P3