毕业论文--基于AT89S52单片机的多功能数字温度计的设计9414.doc

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1、毕业论文-基于AT89S52单片机的多功能数字温度计的设计9414 摘 要本文介绍的是基于AT89S52单片机的多功能数字温度计的设计表达模块化设计思想论文重点阐述了硬件模块如MCU模块温度感应模块时钟模块控制模块显示模块语音模块的设计实现温度和时间的显示语音播报时间和闹钟的设置温度传感器采用美国DALLAS半导体公司制造的DS18B20测温范围为-55125最高分辨率可达00625DS18B20具有本钱低和易使用的特点关键词单片机温度计语音播报AT89S52DS18B20ABSTRACTThis article describes the design of multi-function d

2、igital thermometer based on AT89S52 Microcontroller which reflect the modular design concept The paper focuses on the design of hardware modules such as the MCU module temperature sensor module clock module control module display module voice module its can comply the temperature and time display vo

3、ice broadcast time and alarm settings the temperature sensor select DS18B20 which produced by DALLAS semiconductor company of America its temperature measurement range from -55 to 125The highest resolution can be reach to 00625 And the DS18B20 has the advantages of low cost and ease of useKeyword MC

4、U Thermometer Voice BroadcastAT89S52 DS18B20目录11前言- 1 -12设计任务及要求- 1 -com务- 1 -com求- 1 -第二章 设计方案选择论证与设计- 1 -21数字温度计设计方案论证- 1 -com 方案一- 1 -com 方案二- 1 -com 方案二的总体设计框图- 1 -22各模块电路方案选择与设计- 1 -com 主控系统电路方案及设计- 1 -com时钟电路设计- 1 -com液晶显示系统设计- 1 -com温度采集电路设计- 1 -com 按键控制模块- 1 -com 语音播报模块- 1 -com 程序下载模块- 1 -co

5、m 存储模块- 1 -第三章 系统软件设计- 1 -31 软件设计总括- 1 -32 系统程序设计局部- 1 -com 键盘扫描程序设计- 1 -com 温度传感器程序设计- 1 -com 语音播报程序设计- 1 -com 温度报警程序设计- 1 -com 显示电路子程序- 1 -com 时钟电路程序设计- 1 -com 主程序设计- 1 -第四章 结论- 1 -参考文献- 1 -致谢- 1 -附录A 总的原理图- 1 -附录B 程序清单错误未定义书签第一章 绪论11前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认的其中数字温度计就是一个典型的例子

6、但人们对它的要求越来越高要为现代人工作科研生活提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手一切向着数字化控制智能化控制方向开展随着时代的进步和开展单片机技术已经普及到我们生活工作科研各个领域已经成为一种比拟成熟的技术单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比具有读数方便测温范围广测温准确其输出温度采用数字显示并且具有时钟闹钟等功能该设计控制器使用单片机AT89S52测温传感器使用DS18B20用LCD以串口传送数据实现温度显示能准确到达以上要求12设计任务及要求com务 本论文将要设计一种基于单片机的多功能数字温度计它具有实时温度显示并报温以及时钟显示与

7、报时定时闹钟的功能com求 1 输出温度和时钟采用液晶显示 2 主控制器采用MCS-51系列单片机温度传感器采用DS18B203可以进行时间调整闹钟设置4能够对温度和时间进行语音播报第二章 设计方案选择论证与设计21数字温度计设计方案论证com 方案一由于本设计是测温电路可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应在将随被测温度变化的电压或电流采集过来进行AD转换后就可以用单片机进行数据的处理在显示电路上就可以将温度显示出来这种设计需要用到AD转换电路感温电路比拟麻烦而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差时钟电路可以采用单片机定时器产生时钟但是它有两个个缺点一个是不是很准确

8、二是程序比拟复杂com 方案二在单片机电路设计中大多都是使用传感器所以可以考虑采用温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值进行转换电路简单精度高软硬件都以实现而且使用单片机的接口便于系统的再扩展满足设计要求在设计时钟电路时可以用时钟芯片PCF8563此芯片是I2C总线通信可以利用一个纽扣电池为其供电使得单片机掉电的情况下时钟仍然在运行无需每次单片机复位后调整时间具有简单方便的特点并且很准确和稳定从以上两种方案很容易看出采用方案二电路比拟简单费用较低可靠性高软件设计也比拟简单故采用了方案二com 方案二的总体设计框图22各模块电路方案选择与设计com 主控系统电路方案及设计1 方案选

9、择方案一采用数字芯片搭接控制电路此法将使得本系统的控制电路非常庞大且复杂并且也较难实现本设计系统的要求方案二采用单片机控制通过硬件电路及编程可实现本系统的控制电路并且采用此方案可以使得电路更加简洁稳定性更高所以选用了此方案这一局部是整个系统的信息处理局部相当于人的大脑所以这局部的设计是相当重要的本系统的主控CPU经过比拟选择了STC公司的51内核单片机型号为AT89S52AT89S52简介AT89S52是一个低功耗高性能CMOS 8位单片机片内含8k Bytes ISP In-system programmable 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器器件采用ATMEL公司的高密度

10、非易失性存储技术制造兼容标准MCS-51指令系统及80S52引脚结构芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案AT89S52具有如下特点40个引脚4k Bytes Flash片内程序存储器128 bytes的随机存取数据存储器RAM32个外部双向输入输出IO口5个中断优先级2层中断嵌套中断2个16位可编程定时计数器2个全双工串行通信口看门狗WDT电路片内时钟振荡器2单片机主控制系统需要包括以下电路模块 1 电源模块的设计方案一采用三只干电池作为电源该方案的优点是设计简明扼要本钱低缺点是输出功率不

11、高只能勉强驱动单片机适合小电流负载而且在整个系统工作中电压会随着时间的推移不断降低进而出现死机等情况方案二采用独立的稳压电源电源的稳压的特性较好能够保证整个系统稳定工作由于单片机工作电压在5V左右电压过高会引起单片机工作不正常甚至烧坏单片机电压过低也会引起单片机工作失常所以为了保证单片机正常工作需要为其设计较稳定的5V电源综上分析为使系统调试方便能够稳定工作必须有可靠电源所以决定选择第二种方案稳压电源电com a coma 5伏稳压电源J3是交流电源引入插座首先变压器输出线连接到此插座为电源模块提供5V以上12V以下的交流电压通过整流桥的整流作用后变为脉动的直流电经过C1C3的滤波后输入到稳压

12、芯片LM7805中从LM7805的第三脚输出的电压即为5V直流电压再通过C4C2的再次滤波后便能输出较稳定的直流电压其中C1C2为瓷片电容其可以滤除电源的高频尖脉冲信号干扰 C3C4为电解电容起到平波的作用D1为电源指示灯电阻R1起限流作用防止长时间电流过大工作烧坏发光二极管此模块的设计要注意电源的选择要想使得LM7805输出5V电压输入LM7805的电压必须大于75V才可以的参数选择 1 整流二极管选用1N4007 2 C3C4为电解电容分别选用470F16V和100F16V C1C2均选用104瓷片电容 3 稳压芯片选用LM7805正5V稳压输出芯片2 单片机复位电路的设计方案一采用手动复

13、位手动复位需要人为在复位输入端加高电平让系统复位一般采用的方法是在RST端和正电源VCC之间接一个按键当按下按键后VCC和RST端接通RST引脚处有高电平而且按键动作一般是数十毫秒大于两个机器周期的时间能够平安的让系统复位方案二采用上电复位上电复位电路是种简单的复位电路只要在RST复位引脚接一个电容到VCC接一个电阻到地就可以了上电复位是指在给系统上电时复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间为了保证系统平安可靠的复位RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间本设计采用方案二具有上电

14、复位和按键复位的双重复位功能复位电com b 本复位电路采用的是电平复位方式接通电源后电容相当于是短路的单片机的复位引脚RST为高电平通过R3对C7进行充电RST端电压渐渐降低直到为零单片机开始工作电阻电容的参数选择跟所采用的晶振有关必须保证复位信号高电平持续时间大于两个机器周期本系统采用110592MHz的晶振一个机器周期的时间为约为1s所以复位的高电平持续时间必须大于2s一般晶振电路起振时间为10ms所以根据经验值选择电阻R3为10KC7为10F经验证可以满足本电路需求按键S8可在单片机死机时进行手动复位如果直接将按键并联在电容两端按下按键后电容直接通过按键的触点放电将会在瞬时产生较大的冲

15、击电流容易使按键的触点氧化为了保护按键通过一个电阻R2串联于按键和电容之间这样当按下按键时电容将通过R2放电使得电流较小不易使触点氧化而且不影响复位功能com b 单片机复位电路3 单片机晶振电路的设计单片机的内部时钟的晶振频率一般选择在4MHz12MHz之间外接两个谐振电容该电容的作用是对晶振的振荡频率起到了微调作用本系统选择了110592MHz的晶振谐振电容选择典型值30pF的瓷片电容电com c com c 单片机晶振电路AT89S52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器该高增益反向放大器的输入端为芯片引脚XTAL1输出端为引脚XTAL2这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容

16、就构成一个稳定的自激振荡器com时钟电路设计方案一采用DS12C887时钟芯片DS12C887实时时钟芯片功能丰富可以用来直接代替IBM PC上的时钟日历芯片同时它的管脚也和MC146818BDS12887相兼容由于DS12C887能够自动产生世纪年月日时分秒等时间信息其内部又增加了世纪存放器从而利用硬件电路解决了千年问题DS12C887中自带有锂电池外部掉电时其内部时间信息还能够保持10年之久对于一天内的时间记录有12小时制和24小时制两种模式在 12小时制模式中用AM和P区分上午和下午时间的表示方法也有两种一种用二进制数表示一种是用BCD码表示DS12C887中带有128字节RAM其中有1

17、1字节RAM用来存储时间信息4字节RAM用来存储DS12C887的控制信息称为控制存放器113字节通用RAM 供用户使用但是编程比拟复杂芯片比拟昂贵体积大占用的IO口也比拟多方案二采用专门的时钟芯片PCF8563此芯片是I2C总线通信可以利用一个纽扣电池为其供电使得单片机掉电的情况下时钟仍然在运行无需每次单片机复位后调整时间且占用IO口少出于节约单片机IO口资源的考虑本设计选用方案二较好方案二靠硬件来自动生成我们只是读取里面的数值即可简单方便更重要的是准确和稳定PCF8563 是PHIL IPS 公司推出的一款工业级内含I2C 总线接口功能的具有极低功耗的多功能时钟 日历芯片 PCF8563

18、的多种报警功能定时器功能时钟输出功能以及中断输出功能能完成各种复杂的定时效劳 甚至可为单片机提供看门狗功能 内部时钟电路内部振荡电路内部低电压检测电路 110V 以及两线制I2 C 总线通讯方式 不但使外围电路简洁 而且也增加了芯片的可靠性 同时每次读写数据后内嵌的字地址存放器会自动产生增量 时钟00芯片PCF8563 亦解决了2000 年问题主要的性能指标1 宽电压范围 10-55V 复位电压标准值 Vlow 09V 2 超低功耗典型值为 025uA VDD 30VTamb 25 3 可编程时钟输出频率为 32768KHz 1024Hz 32Hz 1Hz 4 四种报警功能和定时器功能 5 内

19、含复位电路振荡器电容和掉电检测电路 6 开漏中断输出 7 400kHz I2C 总线 VDD 18-55V 其从地址读0A3H写0A2H 电路原理comcom 时钟电路图参数选择1时钟芯片选用PCF85632外部晶振选用32768K3J4是备用电池的接口也可以用大容量电容替代电池为芯片在掉电时供电com液晶显示系统设计方案一采用LED数码管显示方案二采用液晶显示模块能显示图形及汉字信息使得工作状态显示更加直观内容更加丰富方案一此法显示控制电路简单本钱低但电路设计相对复杂显示内容非常有限比拟特殊的字符图形等不能显示出来给设计带来了极大的局限性根据本系统的特点需要显示的信息较多而且本系统需要显示汉

20、字所以采用了方案二显示方法另外根据显示方式和内容的不同液晶模块可以分为数显液晶模块液晶点阵字符模块和点阵图形液晶模块种经过比拟本系统选择了点阵图形液晶显示模块该液晶屏具有更高的性价比型号为QC12864B液晶显示器特点 带中文字库的128X64是一种具有4位8位并行2线或3线串行多种接口方式内部含有国标一级二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为12864 内置8192个1616点汉字和128个168点ASCII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单方便的操作指令可构成全中文人机交互图形界面可以显示84行1616点阵的汉字 也可完成图形显示低电压低功耗是其又一显著特点由该模块构成的液

21、晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比不管硬件电路结构或显示程序都要简洁得多且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块 根本特性 1 低电源电压VDD30-55V 2 显示分辨率12864点 3 内置汉字字库提供8192个1616点阵汉字 简繁体可选 4 内置 128个168点阵字符 5 2MHZ时钟频率 6 显示方式STN半透正显 7 驱动方式132DUTY15BIAS 8 视角方向6点 9 背光方式侧部高亮白色LED功耗仅为普通LED的15110 10 通讯方式串行并口可选 11 内置DC-DC转换电路无需外加负压 12 无需片选信号简化软件设计 13 工作温度 0 - 55 存储

22、温度 -20 - 60为了使本系统更加具有市场采用了液晶屏显示工作状态为了节省单片机端口采用串行方式通信此液晶可以显示的点阵数为12864个点一屏可显示的汉字数为每行8个汉字共可以显示4行一屏总共可显示32个汉字本显示系统可以显示当前的时间及当前室温并可以显示家用电器的工作状态使得用户对电器的开关状态一目了然另外还有一些操作提示电路原理comcom 液晶显示电路该显示系统还利用一个三极管来控制液晶屏的背光即可以通过软件来开关背光显示为系统节电并延长液晶屏的使用寿命防止了因长期点亮背光造成液晶屏老化加快同时节省电量电路参数选择1液晶屏选用QC12864B2POT2为液晶屏比照度调节电位器选用10

23、K3296封装的精密可调电位器3三极管为液晶屏背光控制选用PNP型的8050com温度采集电路设计方案一AD590是单片集成的敏感电流源鼓励电压在4V30V间选择其测量范围为-55摄氏度-150摄氏度所输出的电流数值微安数等于绝对温度K的数值AD590具有标准化的输出和固有的线性关系分不同的测温范围和精度供设计者选用通过微调电路对AD590的输出进行修正可到达很高的测试精度AD590不需要低电平测量设备和电桥可以使用长导线而不会因为电压的降低和感应的噪声电压而产生误差它又是一个高阻抗的电流源对鼓励的电压变化不够敏感但是AD590需要把被测温度转化为电流再通过放大器和AD转换器才能输出数字量送给

24、单片机进行温度控制方案二采用专门的温度传感器DALLAS公司的DS18B20此芯片为TO92封装体积小而且是单总线通信只需一个IO口即能实现控制在一定程度上可以节约IO口资源通过比拟温度传感器DS18B20具有更高的性价比DS18B20能够构建经济的测温网络因而在本次设计中选用的是数字温度传感器DS18B20故采用的是方案二DALLAS公司的数字化温度传感器DS18B20支持单总线接口具有单总线独特而经济的特点使用户可以轻松的组建传感器网络为测量系统的创立引入全新概念DS18B20体积小使用灵活可以充分发挥单总线的优势其测温范围为55125在1085范围内精度为05支持3V35V的宽电压使系统

25、设计更灵活更方便DS18B20可通过程序设置912位的分辨率同时它具有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采用TO92封装体积只有普通三极管那么大并可以支持用户设定报警温度设置值保存于芯片自带的EEPROM中掉电后依然保存并且外围元件只需要一个47K的上拉电阻下面简单介绍下单总线单总线即只有一根数据线系统中的数据交换控制都通过这根线完成主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线以允许设备在不发送数据时能够释放总线而让其他设备使用总线单总线通常要求外接一个约为47K的上拉电阻当总线闲置时其状态为高电平主机和从机的通信可以分为三个步骤完成分别为初始化 1Wire器件识

26、别 1Wire器件和交换数据由于他们是主从结构只有主机呼叫从机时从机才能应答因此主机访问1Wire器件都必须严格遵循单总线命令序列即初始化ROM命令功能命令如果出现序列混乱1Wire器件将不响应主机所有的单总线器件都要遵循严格的通信协议以保证数据的完整性1Wire协议定义了复位脉冲应答脉冲写0读0和读1时序等几种信号类型所有的单总线命令系列都是由这些根本的信号类型组成的在这些信号中除了应答脉冲外其他均由主机发出同步信号并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前 温度存放器中的温度值以9位数据格式表示最高位为符号位其余8位以二进制补码形式表示温度值测温结束时这9位数据转换到暂存存储器的前两个字节

27、中符号位占用第一字节8位温度数据占用第二字节本系统采用DALLAS公司的单总线温度传感器DS18B20此传感器只需占用单片机一个IO口可以在一定程度上解决单片机IO口紧张的情况此芯片的测温范围为55125可以满足一般的室温测量要求其测量精度通过软件设置最大可到达00625在本系统中设置其测温精度为01此芯片的连接电路非常简单外部电路只需要一个上拉电阻即可电路原理com a com a 单总线温度传感器电路电路参数选择1度传感器为DS18B20TO92小型封装2R33为上拉电阻选47KDS18B20温度传感器内部结构及温度转换com b DS18B20的内部根本框图64位ROM的结构开始位是产品

28、类型的编号 接着是每个器件的惟一的序号共有48位最后位是前面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和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和一个非易失性的可电擦除的EERAM高速暂存RAM的结构为字节的存储器结构如图3所示头个字节包含测得的温度信息第和第字节和的拷贝是易失的每次上电复位时被刷新第个字节为配置存放器它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率DS18B20工作时存放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 所示低位一直为是工作模式位用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式DS

29、18B20出厂时该位被设置为用户要去改动R1和0决定温度转换的精度位数来设置分辨率温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置存放器保存保存保存CRCcom c DS18B20字节定义com-1可见DS18B20温度转换的时间比拟长而且分辨率越高所需要的温度数据转换时间越长因此在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑高速暂存的第字节保存未用表现为全逻辑第字节读出前面所有字节的CRC码可用来检验数据从而保证通信数据的正确性当DS18B20接收到温度转换命令后开始启动转换转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第字节单片机可以通过单线接口读出该数据读

30、数据时低位在先高位在后数据格式以00625LSB形式表示当符号位时表示测得的温度值为正值可以直接将二进制位转换为十进制当符号位时表示测得的温度值为负值要先将补码变成原码再计算十进制数值com a 是一局部温度值对应的二进制温度数据com a DS18B20温度转换时间表RIR0分辨率位温度最大转换时间ms00993750110187510113751112750温度传感器的测温原理器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入器件中还有一个计数门当计数门翻开时DS18B20就对

31、低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定每次测量前首先将55所对应的一个基数分别置入减法计数器温度存放器中计数器和温度存放器被预置在55所对应的一个基数值减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数当减法计数器的预置值减到时温度存放器的值将加减法计数器的预置将重新被装入减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数如此循环直到减法计数器计数到时停止温度存放器的累加此时温度存放器中的数值就是所测温度值其输出用于修正减法计数器的预置值只要计数器门仍未关闭就重复上述过程直到温度存放器值大致等于被测温度值com b 局部温度对应值

32、表温度二进制表示十六进制表示1250000 0111 1101 000007D0H850000 0101 0101 00000550H2506250000 0001 1001 00000191H101250000 0000 1010 000100A2H050000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-051111 1111 1111 0000FFF8H-101251111 1111 0101 1110FF5EH-2506251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H另外由于DS18

33、B20单线通信功能是分时完成的它有严格的时隙概念因此读写时序很重要系统对DS18B20的各种操作按协议进行操作协议为初使化DS18B20发复位脉冲发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据com 按键控制模块方案一44矩阵式键盘此方案对于本系统来说无非是浪费IO占用MCU的资源不利于系统的扩展这就使系统的实用性降低况且本系统根本不需要16个按键方案二独立式按键对于独立式按键来说如果设置过多按键虽然会占用较多IO口给布线带来不便此方案适用于按键较少的情况在本设计中所需要的控制点数的较少只需要几个功能键简便易操作本钱低就成了首要考虑的因素所以此时可采用独立式按键结构按键控制电comcom 按键控制电

34、路com 语音播报模块方案一通过AD转换器单片机存储器DA转换器实现声音信号的采样处理存储和实现首先将声音信号放大通过AD转换器采样将语音模拟信号转换成数字信号并由单片机和处理存放到存储器中实现录音操作在录放音过程中由单片机控制DA转换器将存储器中的数据转化成声音信号此方案安装调试复杂集成度低本钱也不低方案二采用ISD1420语音录放ISD1420是采用模拟存取技术集成的可反复录放的20秒语音芯片掉电语音不丧失最大可分160段最小每段语音长度为125ms每段语音都可由地址线控制输出每125ms为一个地址由A0-A7八根地址线控制该芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术每个采样值可直接存储在片内单

35、个EEPROM单元中因此能够非常真实自然地再现语音音乐音调和效果声此外ISD1420还省去了AD和DA转换器方便扩展更多的功能综上所述选择方案二即ISD1420语音播报电路原com a 所示com a 语音播报电路分段录音时ISD1420的A0-A7用作地址输入线A6A7不可同时为高电平所以地址范围为00H-9FH即为十进制码0-159 共160个数值这说明ISD1420的EEPROM模拟存储器最多可被划分为160个存储单元也就是说ISD1420最多可存储160个语音段语音段的最小时间长度为0125S不同分段的选择是通过对A0-A7端接不同的上下电平来实现ISD1420分段录音可以通过硬件开关

36、来实现也可以通过软件编程来实现com b 为硬件实现录音的开关控制电路com b 硬件开关控制电路com c 为ISD1420芯片引脚图com c ISD1420芯片引脚图ISD1420各引脚说明如下A0-A7地址输入端当A6和A7不全为高电平时A0-A7为分段录音信息地址线不同的地址对应不同的录音片断MIC话筒输入端话筒输入信号通过电容交流耦合至此引脚并传给片上预放大器耦合电容C7的值和该端内阻R7 10K 决定语音信号通频带下限频率 MICREF话筒参考输人端MICREF是预放大器的反相输入端配合外电路可使片上预放大器具有较高的噪声抑制比和共模抑制比ANA IN模拟信号输人端对于话筒输入A

37、NA IN 引脚应通过外部电容C4与ANA OUT引脚连接耦合电容C4决定片上控制预放大器通频带的下限频率ANA OUT预放大器的输出端预放大器的电压增益取决于AGC电平对于小信号输入电平其增益最大为24dB对于强信号增益较低AGC自动增益控制端AGC 动态地调整预放大器增益使加至MIC输入端的非失真信号的范围扩展内阻抗5欧和外部电容决定AGC的响应时间外部电容和外部电阻的RC时间常数决定AGC的释放时间SPSP- 喇叭输出端该端可直接驱动16欧的喇叭XCLK外接时钟输入端ISD1420具有内部时钟一旦接人外部时钟内部时钟会自动失去作用改电路不用外部时钟该引脚接地一般不推荐使用外部时钟除非要求

38、时钟信号特别精确RECLED工作状态指示端在录音或放音时该端输出低电平可驱动一个LED来指示状态在录音过程中指示灯一直亮着在放音结束时指示灯闪烁一下PLAYE边沿触发放音控制端该端输人一低脉冲芯片即进入放音状态直至遇到信息结束标记EOM或到存储空间的末尾时回放过程结束电路自动进入准备状态回放过程中PLAYE变化不会影响回放过程PLAYL电平触发放音控制端该端电平变为低电平并保持芯片进入放音状态放音过程持续到该端电平由低变高或遇到信息结束标记EOM结束后电路进入准备状态REC录音触发端REC 一旦变为低电平芯片就进入录音状态REC的权限优先于PLAYE和PLAYL在放音期间假设遇REC 接低电平

39、时放音就会立即停止并转入录音状态开始录音录音期间REC 应始终保持低电平REC变高或存储空间变满时录音过程结束这时在录音截止的地方会记录一个信息结束标记EOMVCCDVCCA数字电源正端和模拟电源正端VSSDVSSA数字地和模拟地电路实现录音功能说明如下S1S2S3分别是控制录音和放音按键当按下S1时开始录音S2S3为两种方式的放音按键当按一下S2时开始放音是下降沿触发的而S3为电平控制的必须一直按着此键直至放音结束LED和限流电阻组成录放音指示电路当录音结束录音超出时限存储器溢出或放音结束时ISD1420的25脚呈高电平LED熄灭对ISD1420进行分段录音之前要先列出语音信息与分段地址的对

40、照表com然后检查电路连接接线和电源情况并通过对照表来设置8个开关选择要录音的地址最后按下录音键直至录音结束松开录音键重复此操作就可以将自己需要录入的内容全部录入到芯片中另外A0和A1都需要接地因为我们要确保分段间隔不小于05S所以至少要四段否那么录音的信息可能会重叠导致放音时达不到自己的要求用户录制的语音每一段结束后芯片自动设有段结束标志EOM芯片录满后设有溢出标志OVFcom 信息与地址对照表语 音 信 息分段地址A7A6A5A4A3A2A1A0100H 0 0 0 0 0 0 0 0208H 0 0 0 0 1 0 0 0310H0 0 0 1 0 0 00418H0 0 0 1 10

41、00520H0 0 1 0 0 0 00628H0 0 1 0 1 0 00730H0 01 1 0 0 00838H0 01 1 1 0 00940H0 1 0 00 0 0 0十48H0 1 0 0 1 0 00度50H0 1 0 1 0 0 0 0现在温度58H1 0 0 1 1 0 0 0现在时间60H01100000年68H01101000月70H01110000日78H01111000时80H10000000分88H10001000ISD1420单片录放时间8至20秒音质好芯片采用CMOS技术内含震荡器话筒前置放大自动增益控制防混淆滤波器平滑滤波器扬声器驱动及EEPROM阵列最小的

42、录放系统仅需麦克风喇叭两个按钮电源及少数电阻电容在录放操作结束后芯片自动进入低功耗节电模式功耗仅05uAISD1420有唯一的录音控制和边缘电平触发两种放音控制不分段时外围线路最简也可按最小段长为单位任意组合分com 程序下载模块程序下载模块电路com该模块采用了IM公司生产的包含两路接收器和驱动器的IC芯片232它的内部有一个电源电压变压器可以把输入的5V电源电压变换成为RS-232输出电平所需的10V电压所以采用此芯片只需要单一的5V电源就可以了此模块设计的时候很容易出现串口的连线连接错误的情况在设计时要特别注意否那么串口不能正常工作程序也就不能够下载到单片机中在实际应用中器件对电源噪声很

43、敏感因此必须要对地加去耦电容C20其值为01uF在具体电路设计时 C12C13C14C15这四个电容要尽量靠近232芯片以提高抗干扰能力com 程序下载模块电路com 存储模块存储电路主要用于存储一段时间的测量结果包括温度值年月日时分AT24C02芯片是具有IIC总线接口的EEPROM其存储容量为2568采用这种芯片可以解决掉电数据保存问题并可对所存数据保存100年并可屡次擦写擦写次数可达10万次以上AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM内部含有256个8位字节CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗AT24C02有一个16字节页写缓冲器该器件通过IIC总线接

44、口进行操作有一个专门的写保护功能AT24C02支持总线数据传送协议IIC总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器任何从总线接收数据的器件为接收器数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的主器件和从器件都可以作为发送器或接收器但由主器件控制传送数据发送或接收的模式通过器件地址输入端A0A1和A2可以实现将最多8个AT24C02器件连接到总线上在本设计中A0A1和A2都直接接地SCL接单片机P21口SDA接单片机P20口并通过10K上拉电阻拉高正常情况下高电平为总线空闲状态具体电路comcom 存储模块电路第三章 系统软件设计31 软件设计总括硬件设计是相当简单因为很多的功能

45、都已经封装好在一个个的芯片里面但是要将这些功能部件完美的组合在一起那么需要软件的力量底层代码的编写那将是一个不小的工程每个模块传输数据的方法都不一样对应每一个功能局部我们都写一个h的头文件将其功能函数封装在里面这样在主函数中我们只调用这些函数就可以了底层代码一定要精确对于每个部件像12864液晶pcf8563时钟芯片18B20温度传感器这些芯片对时序的要求是非常的严格的必须不断的调试反复的校验这个必须要将对应的手册吃透当然当每个部件的h文件都写好了再去调用那么将没有那么吃力了因为不再需要考虑底层的时序而只要调用该函数就行了一个主函数贯穿整个功能文件简洁的将系统的功能统一起来各程序模块对应头文件

46、include reg51hinclude DS18B20hinclude ISD1420hinclude lcdhinclude myiichinclude PCF8563hinclude usarthinclude keyh32 系统程序设计局部主程序是在程序运行的过程中必须先经过初始化包括键盘程序测量程序以及各个控制端口的初始化工作系统在初始化完成后就进入读取温度测量程序实时的测量当前的温度得到温度后判断温度是否超过温度设置的上下限超出低于温度上下限调用报警子程序再显示在LCD上系统软件设计的总体流程图32所示图32 系统软件设计总体流程图com 键盘扫描程序设计对于系统来说按键输入程序是整个键盘控制应用系统的核心当所设的功能键按下时本系统应完成该键所设的功能按键闭合过程在相应的IO端口形成一个负脉冲闭合和释放过程都要经过一定的过程才能到达稳定这一过程是处于上下电平之间的一种不稳定状态称为抖动为了保证CPU对键一次闭合仅作一次键输入处理必须去抖动影响本