1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于51單片機(jī)的家用溫濕度語音播報系統(tǒng)設(shè)計姓 名學(xué)院 名專 業(yè)指導(dǎo)教師 2014年 月 日誠信承諾本人_聲明，本論文與其研究工作是由本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨立完成，論文所利用的一切資料均符合論文著作要求，且在參考文獻(xiàn)中列出。簽名： 日期：摘要本系統(tǒng)是一個基于單片機(jī)AT89C51的語音播報系統(tǒng)的設(shè)計，用來測量環(huán)境溫濕度，整個設(shè)計系統(tǒng)分為5部分：單片機(jī)控制、DHT11溫濕度傳感器、液晶顯示、語音播報以與鍵盤控制電路，整個設(shè)計是以AT89C51為核心，選用DHT11溫濕度傳感器，LED12864液晶顯示器實現(xiàn)。當(dāng)測量溫濕度超過設(shè)定的溫度上下限時，啟動蜂鳴器和指示燈報警。語音錄放選用的

2、集成塊是ISD1420 芯片，其保真度高，錄音效果好，而且經(jīng)濟(jì)實惠。LCD采用的是LCD12864，它具有功耗低、體積小、顯示容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點，應(yīng)用越來越廣泛。整個設(shè)計的重點在于編程，因為其外圍電路相對比較簡單，實現(xiàn)容易。在本論文中附帶了軟件實現(xiàn)的流程圖以與部分子程序以與各種硬件電路圖。關(guān)鍵詞：液晶顯示；語音播報； ISD1420ABSTRACTThis system is a design of the speech thermometer according to the microprocessor AT89C51,which is used to measure the envi

3、ronment temperature, The whole design system is divided into 5 parts: A microprocessor control, temperature sensor，the LCD display, the speech report and the keyboard control circuit, at the same time ，The whole design take AT89C51 as the core, choose to single bus digital temperature sensor DS18B20

4、, DS1302 serial clock chip, RT1602 LCD monitor realization, LCD display the current date, time, weeks and temperature. When measuring temperature over set temperature fluctuation limit, start with light alarm buzzer. Temperature display stability, and temperature measurement error acuities 1, plus o

5、r minus temperature the decimal part retained two significant digits. Increased Celsius temperature conversion contrast with Fahrenheit and sets up a display function beep voice automatically broadcast time temperature, manual real-time broadcast time temperature function. The speech recoding &；

6、 p layback I choose to use is the IC of ISD1420, it has high fidelity, good record effective, and economic. The LCD I choose is TC1602A, its power consume is low, it has many advantages , for example, the volume is small, the contents is abundant, super thin and agile etc, and its application is bec

7、oming more and more extensive. The whole design lies in the program, because its outer circuit is much more simple, and it can carry out more easily. In my thesis, there are flow chart and parts subprogram and various hardware circuit diagrams.Key Words: DS18B20;LCD;speech function;sounding and ligh

8、t alarm.47 / 52目 錄引言1第一章緒論2第二章設(shè)計方案42.1 設(shè)計任務(wù)42.2 原理框圖42.3電源模塊42.4溫濕度傳感器模塊42.5顯示模塊52.6鍵盤控制模塊52.7語音播報模塊6第三章硬件設(shè)計73.1單片機(jī)模塊73.1.1單片機(jī)介紹73.1.2 單片機(jī)外圍電路設(shè)計83.1.3AT89C51復(fù)位電路103.1.4 AT89C51時鐘電路123.2電源模塊123.3溫濕度傳感器模塊133.3.1 DHT11的傳輸特性153.3.2溫濕度測量電路設(shè)計163.3.3 DS18B20與AT89C51的接口電路設(shè)計173.4鍵盤控制183.5語音報警183.6 液晶顯示183.7

9、語音播報193.7.1 ISD1420語音芯片錄放音電路設(shè)計193.7.2 ISD1420與AT89C51接口電路設(shè)計20第四章軟件設(shè)計214.1主程序設(shè)計21鍵盤掃描5.2.1 ××××××215.2.2 ××××××214.2顯示模塊程序224.3鍵盤控制模塊264.4源代碼是DS18B20.h模塊304.5溫濕度測量模塊324.6報警子程序模塊354.7以下源代碼是 ISD1420.h364.8源代碼是語音播報子程序37第五章調(diào)試395.1測量溫濕度子程序設(shè)計405.2

10、報警子程序415.3實現(xiàn)時鐘功能的程序設(shè)計425.4顯示程序設(shè)計435.5語音播放子程序44第六章仿真結(jié)果數(shù)據(jù)分析466.1功能仿真和結(jié)果46結(jié)論47辭48參考文獻(xiàn)49引言人民的生活與環(huán)境的溫度和濕度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫濕度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究合適的測溫方法和測溫裝置具有重要的意義。隨著自動化水平在工業(yè)生產(chǎn)過程中的日益提高，智能化已經(jīng)成為一種趨勢。人們越來越希望，生產(chǎn)生活中能夠最大限度的趨于自動化和智能化，并且具有一定的人機(jī)交互性。大規(guī)模語音處理集成電路的發(fā)展，使得語音播報系統(tǒng)在實際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛3。語音播報技術(shù)體現(xiàn)了智能化，人性化，它不僅

11、在需要用聲音傳遞信息的環(huán)境中擔(dān)當(dāng)信息傳輸紐帶的重要作用，還在繁忙的日常生產(chǎn)服務(wù)過溫馨、親切的語音提示方式調(diào)節(jié)受用者心情。語音播報技術(shù)的相關(guān)研究也已成為一個熱門領(lǐng)域，現(xiàn)今生產(chǎn)生活中其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用隨處可見。具有語音播報的溫度控制系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中擁有廣泛的應(yīng)用前景。目前生產(chǎn)生活中經(jīng)常需要某一特殊的環(huán)境溫濕度，測量一旦達(dá)不到一個相當(dāng)高的要求就會造成巨大的損失。傳統(tǒng)的方式對人力浪費較大，對溫濕度控制不精確，而且一不小心容易發(fā)生意外。如果設(shè)計一套基于電子技術(shù)的具有語音播報功能的溫濕度控制系統(tǒng)，就可以實時監(jiān)測溫濕度，并可以通過鍵盤準(zhǔn)確地控制溫濕度，不需要人力檢測。第一章 緒 論1.1 課題開發(fā)背景智能語

12、音播報系統(tǒng)在我國屬于新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)，有著極為光明的前景，此方面國市場的主要產(chǎn)品趨向于應(yīng)用國外先進(jìn)的基礎(chǔ)硬件生產(chǎn)成品。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速的發(fā)展，智能化生產(chǎn)規(guī)模日趨擴(kuò)大，語音播報融入日常生活已成為一種趨勢。如：對車輛收取管理、通行或進(jìn)入等費用、提示語等播報的智能語音系統(tǒng)，或是在各公共場合的時間、天氣、問候等提示語的播報。1.2 設(shè)計的目的和意義人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫濕度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫濕度的測量，因此研究合適的測溫方法和測溫裝置具有重要的意義。隨著自動化水平在工業(yè)生產(chǎn)過程中的日益提高，智能化已經(jīng)成為一種趨勢。人們越來越希望，生產(chǎn)生活中能夠最大限度

13、的趨于自動化和智能化，并且具有一定的人機(jī)交互性。大規(guī)模語音處理集成電路的發(fā)展，使得語音播報系統(tǒng)在實際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。語音播報技術(shù)體現(xiàn)了智能化，人性化，它不僅在需要用聲音傳遞信息的環(huán)境中擔(dān)當(dāng)信息傳輸紐帶的重要作用，還在繁忙的日常生產(chǎn)服務(wù)過溫馨、親切的語音提示方式調(diào)節(jié)受用者心情。語音播報技術(shù)的相關(guān)研究也已成為一個熱門領(lǐng)域，現(xiàn)生產(chǎn)生活中其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用隨處可見。具有語音播報的溫度控制系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中擁有廣泛的應(yīng)用前景。目前生產(chǎn)生活中經(jīng)常需要某一特殊的環(huán)境溫濕度，測量一旦達(dá)不到一個相當(dāng)高的要求就會造成巨大的損失。傳統(tǒng)的方式對人力浪費較大，對溫度控制不精確，而且一不小心容易發(fā)生意外。如果設(shè)

14、計一套基于電子技術(shù)的具有語音播報功能的溫濕度控制系統(tǒng)，就可以實時監(jiān)測溫濕度，并可以通過鍵盤準(zhǔn)確地控制溫濕度，不需要人力檢測，其測量速度、精度與可行度都得以保障，實現(xiàn)可遠(yuǎn)程監(jiān)控、并盡可能節(jié)約人力資源的智能語音播報溫度系統(tǒng)。相關(guān)產(chǎn)品利用率高，設(shè)備簡單，費用低，效果好。1.3 國外現(xiàn)狀與水平現(xiàn)代工業(yè)控制過程廣泛應(yīng)用了有播報功能的工作狀態(tài)和故障狀態(tài)報警裝置。它以直觀、易懂、方便、準(zhǔn)確的形式向操作者提供有關(guān)信息，使操作者能夠更準(zhǔn)確、快速地處理系統(tǒng)問題。如：火車站信號自動語音播報系統(tǒng)可通過對多路信號進(jìn)行檢測采集，提供安全警示語音信息并播報，實現(xiàn)安全操作提示與報警，國對此項技術(shù)的要求趨向人性化，高效化，智能

15、化。采取的措施為不斷完善傳統(tǒng)呆板的錄播式語音播報器，實現(xiàn)真正的智能化數(shù)字語音播報，根據(jù)不同的情況可以隨時調(diào)整播報的語言與語音語調(diào)等。溫度傳感方面，溫度傳感器在我國工業(yè)生產(chǎn)、國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究都有光明的前景。如CN61M/KG3004B 礦用溫度傳感器，擁有操作方便、讀數(shù)直觀、工作可靠、體積小、重量輕、維修簡便等特點，適于在煤礦、油田、化工等有爆炸危險的場所連續(xù)檢測被測量對象的溫度，并且有信號輸出功能，可與國各種型號的煤礦善傳統(tǒng)呆板的錄播式語音播報器，實現(xiàn)真正的智能化數(shù)字語音播報，根據(jù)不同的情況可以隨時調(diào)整播報的語言與語音語調(diào)等。

16、為了提高對傳感器的認(rèn)識和了解，尤其對溫濕度傳感器的深入研究以與用法和用途，基于實用丶廣泛和典型的原則，因此設(shè)計了本系統(tǒng)，在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用性都比較強(qiáng)。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)和語音技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一室溫濕度語音播報系統(tǒng)。本設(shè)計不緊可以顯示室溫濕度，而且還能實現(xiàn)溫濕度語音播報，使其更人性化，操作方便，控制靈活。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備智能化程度的提高 一些電子產(chǎn)品除了使用傳統(tǒng)的鍵盤和顯示器件作為人機(jī)交互操作界面之外還借助于語音作為反饋信息以體現(xiàn)智能化和人性化設(shè)計本文以 AT89S51 單片機(jī)和語音芯片 ISD1760 為核心 設(shè)計了一種溫度和濕度語音播報系統(tǒng) 完成了數(shù)據(jù)的實時播報 實現(xiàn)

17、了測量過程的智能化和自動化 以適應(yīng)各種對測量服務(wù)要求比較高的場合.，因此設(shè)計了本系統(tǒng)，在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用性都比較強(qiáng)。本文利用單片機(jī)結(jié)合傳感器技術(shù)和語音技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一室溫濕度語音播報系統(tǒng)。本設(shè)計不緊可以顯示室溫濕度，而且還能實現(xiàn)溫濕度語音播報，使其更人性化，操作方便，控制靈活。第二章 設(shè)計方案2.1 設(shè)計任務(wù)1.顯示當(dāng)前溫度。2當(dāng)測量溫濕度超過設(shè)定溫濕度值時，啟動報警模塊報警。3.手動實時播報溫濕度。4.溫度顯示溫度，誤差±12.2 原理框圖分析本題，根據(jù)設(shè)計要求我們確定了本系統(tǒng)的整體設(shè)計原理框圖如圖所示2.1電源模塊2.3電源模塊方案：采用獨立的穩(wěn)壓電源。電源的穩(wěn)壓的特性較好，

18、能夠保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定工作。2.4溫濕度傳感器模塊方案：DS18B20是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。、 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 、測溫圍 55+125，固有測溫誤差（注意，不是分辨率，這里之前是錯誤的）1。、支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。、工作電源: 3.05.5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 、在使用中不需要任何外圍元件、 測量結(jié)果以912位數(shù)字

19、量方式串行傳送 、不銹鋼保護(hù)管直徑 6 、適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2”任選 、PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。2.5顯示模塊方案：采用LCD顯示屏進(jìn)行顯示。LCD顯示屏是一種低壓、微功耗的顯示器件， 2-3伏就可以工作了，工作電流為幾微安，這是其它顯示器無法比較的，而且可以顯示（除數(shù)字外）大量信息，顯示曲線，字母，比傳統(tǒng)的LED數(shù)碼顯示器的畫面有提高。雖然LCD顯示器的價格比傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果更好，也是當(dāng)今的顯示器不二選擇，所以采用LCD

20、作為顯示器。采用LCD，更容易實現(xiàn)題目的要求，而且功能兼容性高，只需將軟件修改即可，可操作性強(qiáng)，易于度數(shù)，采用LCD12864四行十六字符的顯示，能同時顯示溫濕度。2.6鍵盤控制模塊 方案：獨立式按鍵。對于獨立式按鍵來說，如果設(shè)置過多按鍵，雖然會占用較多I/O口，給布線帶來不便，此方案適用于按鍵較少的情況。在本設(shè)計中所需要的控制點數(shù)的較少，只需要幾個功能鍵，簡便、易操作、成本低就成了首要考慮的因素。所以此時，可采用獨立式按鍵結(jié)構(gòu)。2.7語音播報模塊 方案：采用ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器

21、組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利-直接模擬存儲技術(shù)(DAST TM)實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲器.直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。第三章 硬件設(shè)計3.1單片機(jī)模塊此次的畢業(yè)設(shè)計單片機(jī)的控制濕最主要的核心部分，給出以相關(guān)的指令，按照用戶的意愿執(zhí)行相應(yīng)的操作，這次選用是ATMEL公司生產(chǎn)的芯片AT89S51,它的價格廉價,而且通用性比較強(qiáng)

22、,很容易獲取。3.1.1單片機(jī)介紹CPU即中央處理器的簡稱，是單片機(jī)的核心部件，它完成各種運算和控制操作，CPU由運算器和控制器兩部分電路組成。微型計算機(jī)即單片機(jī)是因工業(yè)測控系統(tǒng)數(shù)字化，智能化的迫切需求而發(fā)展起來的。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C51使用經(jīng)典的MCS-51核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。此系列單片機(jī)易于開發(fā)、使用靈活、而且體積

23、小、抗干擾能力強(qiáng)，可以兼容種類眾多的支持芯片、較為豐富的軟件資源，可以工作于各種惡劣的條件下，工作穩(wěn)定等特點。考慮到本系統(tǒng)的需要以與本人對單片機(jī)的熟悉程度，因此本設(shè)計選用STC系列的STC89C51單片機(jī)作為本系統(tǒng)的CPU。由STC89C51單片機(jī)為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路和復(fù)位電路。AT89C51的管腳圖如圖所示：AT89C51的引腳功能VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電 。當(dāng) P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為

24、原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P3口：P3口管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL

25、門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA

26、將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.1.2 單片機(jī)外圍電路設(shè)計本設(shè)計選用的AT89C51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，芯片集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89C51可為許多嵌

27、入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89C51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片時鐘振蕩器。此外，AT89C51設(shè)計和配置了振蕩頻率，并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等

28、三種封裝形式。AT89C51單片機(jī)綜合了微型處理器的基本功能。當(dāng)AT89C51芯片接到來自溫度傳感器的信號時，其部程序?qū)⒏鶕?jù)信號的類型進(jìn)行處理，并且將處理的結(jié)果送到顯示模塊、報警模塊、語音播報模塊，發(fā)送控制信號控制各模塊。該模塊在硬件設(shè)計方面，其外圍電路提供能使之工作的晶振脈沖、復(fù)位按鍵，四個I/O口分別用于外圍設(shè)備連接。單片機(jī)AT89C51硬件連接圖如圖4.2所示，其中P0接口外接上拉電阻以保證高低電平的準(zhǔn)確性。單片機(jī)AT89C51的 I/O端口具體分配與下表3.1: 圖3.2單片機(jī)與外圍設(shè)備硬件連接圖表3.1 AT89C51的 I/O端口具體分配AT89C51的IO端口外接點P0.0-P0

29、.7LCD顯示地址端口P1.0-P1.7語音芯片播音地址端口P2.0DS18b20通道P2.1-P2.4連接鍵盤控制端口P2.6連接報警器端口P3.3開始播音口P3.6LCD讀/寫選擇端P3.7LCD數(shù)據(jù)/命令端P2.7LCD使能端3.1.3AT89C51復(fù)位電路基本的復(fù)位方式單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。1、手動按鈕復(fù)位 手動按

30、鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平（圖1）。一般采用的法是在RST端和正電源Vcc之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機(jī)器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動

31、按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。2、上電復(fù)位AT89C51的上電復(fù)位電路如圖2所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個電阻到地即可。對于CMOS型單片機(jī)，由于在RST端部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1?F。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電 容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著Vcc對電容的充電過程而逐漸回落，即RST端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時，Vcc的上升時間約為10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為10MHz，起振時間為1ms

32、；晶振頻率為1MHz，起振時間則為10ms。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時，必然會使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器PC將得不到一個合適的初值，因此，CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。3、積分型上電復(fù)位 常用的上電或開關(guān)。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。根據(jù)實際操

33、作的經(jīng)驗，下面給出這種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。 C：=1uF，Rl=lk，R2=10k 在本設(shè)計中復(fù)位電路的設(shè)計是采用簡單，用得比較廣的復(fù)位電路接法，如圖3.3所示，它具有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的雙重復(fù)位功能。圖3.3復(fù)位電路3.1.4 AT89C51時鐘電路時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是部時鐘方式。電路圖3.4所示：時鐘電路圖AT89C51單片機(jī)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放

34、大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。3.2電源模塊鑒于系統(tǒng)使用的單片機(jī)AT89C51和各芯片工作電壓在5V左右。我們選擇了5V穩(wěn)壓電源給單片機(jī)和各芯片供電。電路由簡單實用的三端穩(wěn)壓器構(gòu)成，輸入電壓5V，滿足大部分電路的要求，電源電路圖如下圖3.5所示，由于使用了全橋，電壓輸入既可以使用交流輸入，又可以使用正負(fù)直流輸入，能夠防止由于極性接反造成的事故。濾波電容使用電解電容與小電容并聯(lián)的方式，能夠有效消除高頻自激現(xiàn)象。發(fā)光二極管接到電源與地之間，如果電源輸出不正常，發(fā)光二極管都會出現(xiàn)工作異

35、常，提示電源部分故障。 圖3.5電源電路圖3.3溫濕度傳感器模塊數(shù)字溫濕度傳感器DHT11是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號輸出溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)，確保產(chǎn)品具有卓越的長期穩(wěn)定性和極高的可靠性。傳感器包括一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并與一個性能高的8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在即為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP存中，傳感器部在檢測型號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達(dá)2

36、0米以上，使其成為給類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。典型的應(yīng)用電路如圖：表2-1 DHT11引腳說pin名稱注釋1VDD供電3.55.5V2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，懸空4GND接地，電源負(fù)極表2-2性能說明參數(shù)條件MinTypMax單位分辨率8±Bit111%RH精度25±4%RH重復(fù)性±1%RH溫度0-50±5%RH溫度量程圍03090%RH502080%RH252090%RH長期穩(wěn)定性典型值±1%RH/yr遲滯±1互換性可完全互換分辨率888Bit111重復(fù)性±1響應(yīng)

37、時間1/e(63%)630S量程圍050精度±1±2主機(jī)必須把總線拉低，至少大于18ms。DHT11一旦接收到主機(jī)的開始信號，接著就等待開始信號的結(jié)束,然后發(fā)送80µs。的低電平響應(yīng)信號，要讀取DHT11的響應(yīng)信號,必須等待開始信號的結(jié)束，并延時等待20-40µs后才能夠接受，主機(jī)發(fā)送開始信號后,這時候就可輸出高電平或切換到輸入模式,接著總線由上拉電阻拉高。DHT11發(fā)送響應(yīng)信號的時候總線為低電平 ,DHT11把總線拉高80µs之前,必須等到響應(yīng)信號發(fā)送，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)時,每一bit數(shù)據(jù)都以50µs低電平時隙開始,數(shù)據(jù)位是0或1是由高電

38、平的長或短來決定。假如響應(yīng)信號的讀取為高電平,但是DHT11無響應(yīng)響應(yīng),這時候說明路線可能連接不正常，當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，DHT11把總線拉低50µs,接著總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)。DHT11的濕度檢測運用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具有不同保護(hù)的“微型結(jié)構(gòu)”檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來組成傳感器芯片的電容，除保持電容式的原有特性外，還可以抵御來自外界的影響。由于它將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起而構(gòu)成了一個單一的個體，因而測量精度較高且可得出露點，同時不產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化引起的誤差。CMOSensTM技術(shù)不僅將溫濕度傳感器結(jié)合在一起，而且還將信號放大

39、電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲器、標(biāo)準(zhǔn)I²C總線等電路集成在一個芯片。DHT11傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在OTP存中。經(jīng)校準(zhǔn)的相對濕度和溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器相連，可將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字溫濕度值送給二線I²C總線器件，從而將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為符合I²C總線協(xié)議的串行數(shù)字信號。傳輸開始：初始化傳輸時，應(yīng)首先發(fā)出“傳輸開始”命令，該命令可在SCK為高電平時使DATA由高電平變?yōu)榈碗娖?，并在下一個SCK為高時將DATA升高。接下來的命令順序包含三個地址（目前只支持“000”）和5個命令位，當(dāng)DATA腳的SCK位處于低電平時，表示DHT11正確接收到命令。連接復(fù)位順序：如果與D

40、HT11傳感器的通訊中斷，下列信號順序會使串口復(fù)位：即當(dāng)DATA線處于高電平時，觸發(fā)SCK9次以上（含九次），此后接著發(fā)一個“傳輸開始”命令。溫濕度測量時序：當(dāng)發(fā)出了溫濕度測量命令后，控制器就要等到測量完成。使用8/12/14位的分辨率測量分別需要大約11/55/210毫秒的時間。為表明測量完成，DHT11會使數(shù)據(jù)線為低，此時單片機(jī)必須重新啟動SCK,然后傳送兩字節(jié)的測量數(shù)據(jù)與1字節(jié)的校驗碼?？刂破鞅仨毻ㄟ^使DATA為低來確認(rèn)每一個字節(jié)。通訊在確認(rèn)CRC數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用校驗，則單片機(jī)就會在測量數(shù)據(jù)后保持SCK為高來停止通訊，DHT11在測量和通訊完成后會自動返回睡眠模式。需要注意的是，

41、為了使DHT11的溫升低于0.1，此時的工作頻率不能大于標(biāo)定的15%（如：12位精度時，每秒最多進(jìn)行三次測量） 低電壓檢測,DHT11工作時可以自行檢測VDD電壓是否低于2.45V，準(zhǔn)確度為±0.1V。下載校準(zhǔn)系數(shù):為了節(jié)省能量并提高速度,在每次測量前都要重新下載校準(zhǔn)系數(shù)，從而使每一次測量節(jié)省8.2ms的時間。測量分辨率設(shè)定:將測量分辨率從14位（溫度）和12位（濕度）分別減到12位和8位可應(yīng)用于高速或低功耗場合。由于將傳感器與其它功能電路部分結(jié)合在一起，因此，該傳感器具有比其它類型的濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號強(qiáng)度的增加增強(qiáng)了傳感器芯片的抗干擾性能，保證了傳感器的長期

42、穩(wěn)定性。而A/D轉(zhuǎn)換同時完成，則降低了傳感器對干擾噪聲的敏感程度。其次在傳感器芯片部裝載的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只濕度傳感器具有一樣的功能，具有100%的互換性。最后，傳感器可直接通過I²C總線與任何類型的單片機(jī)。3.3.1 DHT11的傳輸特性（1）濕度值輸出DHT11可通過I²C總線直接輸出數(shù)字量濕度值，其相對濕度數(shù)字輸出特性曲線如圖2-4所示。圖2-4 DHT11傳感器相對濕度數(shù)字輸出特性曲線由圖2-4可以看出，DHT11的輸出特性呈一定的非線性 RHIinera=C1SORH+C2SORH+C3SORH2SORH為傳感器相對濕度測量值，系數(shù)取值如下：12位：SORH：C

43、1=4,C2=0.0405,C3=2.8×1068位：SORH：C1=4,C2=0.648,C3=7.2×104（2）溫度值輸出由于DHT11溫度傳感器的線性度非常好，故可以用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實際溫度值：T=d1+d2SOT。當(dāng)電源電壓位5V，且溫度傳感器的分辨率為14位時，d1=-4，d2=0.01，當(dāng)溫度傳感器的分辨率為12位時，d1=-40，d2=0.04。（3）露點計算空氣的露點值可根據(jù)相對濕度和溫度值得來，具體的計算公式如下：LogEW=0.66077+7.5/(273.3+T)+log(RH)-2(2-2)Dp=(0.66077-LogEW)

44、5;273.3/(LogEW-8.16077)3.3.2溫濕度測量電路設(shè)計為了實現(xiàn)多點測量系統(tǒng)采用了四個DHT11芯片。由于STC89C52單片機(jī)不具備IIC總線接口，所以只能單片機(jī)通過I/O口線來虛擬IIC總線。用P16來虛擬數(shù)據(jù)線DATA, P17口線來虛擬時鐘線SCK，并接上4.7K 的上來電阻。DHT11溫濕度芯片通過兩個虛擬的IIC總線接連接在STC89C52單片機(jī)的P16和P17口上。電源VCC和接地GND端接入一個0.4微法的去耦電容。濾除回路產(chǎn)生的耦合電流。電源接上上拉電阻后，連在兩個控制開關(guān)后分別接在單片機(jī)的P10和P11口。開關(guān)SW1是切換溫度和濕度測量的。SW2是控制轉(zhuǎn)換

45、四個DHT11工作的。DHT11首先由溫度傳感器、濕度傳感器分別檢測出相對濕度和溫度信號，然后經(jīng)過部的放大電路放大后分別送到ADC中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)準(zhǔn)和糾錯，最后通過二線制的串行接口，將相對濕度和溫度的數(shù)據(jù)送至STC89C52單片機(jī)，再利用STC89C52單片機(jī)完成非線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。當(dāng)測量控制系統(tǒng)發(fā)出溫濕度測量命令以后，使用8/12/14位的分辨率測量分別需要大約11/55/210毫秒的時間。為表明測量完成，DHT11會使數(shù)據(jù)線為低，此時STC89C52單片機(jī)必須重新啟動SCK,然后傳送兩字節(jié)的測量數(shù)據(jù)。STC89C52單片機(jī)必須通過使DATA為低來確認(rèn)每一個字節(jié)。通訊在確認(rèn)后停止。DH

46、T11在測量和通訊完成后會自動返回睡眠模式6。需要注意的是，為使DHT11的溫升低于0.1，此時的工作頻率不能大于標(biāo)定的15%。3.3.3 DS18B20與AT89C51的接口電路設(shè)計我們可以采用寄生電源供電。寄生電源不是實際的電源器件，而是一種供電方式，即通過數(shù)據(jù)線供電。當(dāng)數(shù)據(jù)線電平為高時，給器件的電容充電，為低時，電容放電給器件供電。如圖3.7所示:把DS18B20數(shù)據(jù)線與AT89C51的P2.0,再加上上拉電阻。圖3.7 DS18B20與AT89C51的接口電路3.4鍵盤控制按鍵的開關(guān)狀態(tài)通過電路轉(zhuǎn)換為高、低電平狀態(tài)。電路圖如圖3.8所示。圖3.8 鍵盤控制電路3.5語音報警通過按鍵可以

47、事先設(shè)定報警溫度值，當(dāng)顯示的溫度值超過設(shè)定的溫度值時，單片機(jī)就會從INT0腳發(fā)出一連串脈沖，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警聲，電路圖如3.9所示。電路圖如3.9所示。圖3.9 報警電路3.6 液晶顯示LCD12864與單片機(jī)的應(yīng)用連接電路圖如圖3.10所示3.10 液晶顯示模塊接口電路表3.4 LCD1602基本操作時序基本時序操作輸入輸出讀狀態(tài)RS=L,R/W=H,E=HDOD7=狀態(tài)讀數(shù)據(jù)RS=H,R/W=H,E=H無寫指令RS=L,R/W=L,E=高脈沖,DOD7=指令碼DOD7=數(shù)據(jù)讀指令RS=H,R/W=L,E=高脈沖,DOD7=數(shù)據(jù)無3.7 語音播報采用ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)

48、單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利-直接模擬存儲技術(shù)(DAST TM)實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進(jìn)入EEPROM存儲器.直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護(hù)。3.7.1 ISD1420語音芯片錄放音電路設(shè)計ISD25120既可以手動操作，也可以單片機(jī)控制操作，在這里我

49、們采用手動操作方式。地址發(fā)生電路用來控制A8-A2的地址端輸入。片選信號發(fā)生電路用來控制每一段的錄音持續(xù)時間。/CE變低后，允許進(jìn)行錄音操作。芯片在/CE的下降沿鎖存地址線的狀態(tài)。錄音時由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到/CE變高。3.7.2 ISD1420與AT89C51接口電路設(shè)計ISD1420錄音和放音電路可以通過硬件開關(guān)控制。ISD1420系列置了若了干操作模式，可用最少的外圍器件實現(xiàn)最多的功能。操作模式也由地址端控制；當(dāng)A7和A6都為1時，其它地址端置高就選擇某個（或某幾個）模式。因為操作模式和直接尋址互相排斥。操作模式可由微控制器，也可由硬件實現(xiàn)。使用操作模式有兩點注意：（1）所有操

50、作最初都是從0地址，即存儲空間的起始端開始。后續(xù)操作根據(jù)所選用的模式可從其它的地址開始。此外，A4模式中，當(dāng)電路由錄轉(zhuǎn)為放時地址計數(shù)器復(fù)位為0，而由放轉(zhuǎn)為錄則不復(fù)位。（2）當(dāng)控制信號（/PLAYL、/PLAYE或/REC）變低，同時A6和A7為高時，執(zhí)行操作模式。這種操作模式一直有效，除非控制信號再次由高變低，芯片重新鎖存當(dāng)前的地址/模式端電平，在操作.第四章 軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計主程序是在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤程序，測量程序，以與各個控制端口的初始化工作。系統(tǒng)在初始化完成后就進(jìn)入讀取溫濕度測量程序，實時的測量當(dāng)前的溫度，得到溫濕度后判斷溫度是否超過溫濕度設(shè)置的上下限。

51、超出（低于）溫濕度上下限，調(diào)用報警子程序。再顯示電路在LCD上顯示。系統(tǒng)軟件設(shè)計的總體流程圖4.1所示開機(jī)初始化判斷溫濕度設(shè)定范圍顯示溫濕度報警子程序顯示時間子程序測量溫濕度判斷顯示模式子程序顯示溫濕度上下限子程序鍵盤掃描5.2.1 ××××××5.2.2 ××××××子程序圖4.1 主程序流程圖主程序代碼:void main(void) init( ); /初始化 while (1) scan_key(); /鍵盤掃描子函數(shù)delayMs(10);ReadTemperatu

52、re( ); / 讀取溫度子函數(shù)if(temp > top_temp | temp < (char)bottom_temp) beep();displayTemp(); /顯示溫度子函數(shù)if(DisplayTimeFlag) /判斷顯示模式displayClock(); /顯示時間子函數(shù)elsedisplayTempLim(); /顯示溫度上下限子函數(shù)delayMs(10);4.2顯示模塊程序#ifndef_LCD12864_H_#define _LCD12864_H_#include <at89x51.h>#include <intrins.h>#defi

53、ne BUSY 0x80 /lcd忙檢測標(biāo)志#define DATAPORT P0sbit LCM_RS=P37;/數(shù)據(jù)/命令端sbit LCM_RW=P36;/讀/寫選擇端sbit LCM_EN=P27; /LCD使能信號void delay_LCM(unsigned int); /LCD延時子程序延時msvoid initLCM(void); /LCD初始化子程序void lcd_wait(void); /LCD檢測忙子程序void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,unsigned char BusyC); /寫指令到ICM子函數(shù)void Write

54、DataLCM(unsigned char WDLCM); /寫數(shù)據(jù)到LCM子函數(shù)void DisplayOneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData); /顯示指定坐標(biāo)的一個字符子函數(shù)void DisplayListChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char code *DData); /顯示指定坐標(biāo)的一串字符子函數(shù)void delay_LCM(unsigned int k) /延時K*1ms,12.000mhz unsigned int i,j; for(i=

55、0;i<k;i+) for(j=0;j<60;j+) ; void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,unsigned char BusyC)/寫指令到LCM子函數(shù) if(BusyC)lcd_wait();DATAPORT=WCLCM; LCM_RS=0; / 選中指令寄存器 LCM_RW=0; / 寫模式 LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); _nop_(); LCM_EN=0; void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM) / 寫數(shù)據(jù)到LCM子函數(shù) lcd_wait( ); /檢測忙信號 DATAPORT=WDLCM;