基于單片機(jī)的數(shù)碼語音溫度計(jì)設(shè)計(jì)

　　引 言

　　目前便宜的體溫計(jì)在家中廣泛使用，但其通常只用于測(cè)量體溫，量程小、最大42℃ ;讀數(shù)不方便，特別是老年人視力不好，不容易讀準(zhǔn)確; 在測(cè)量體溫以外的情況下不便使用，并且破損后水銀泄漏對(duì)身體會(huì)造成危害等，一些國(guó)家已開始禁止銷售水銀溫度計(jì); 非接觸式的紅外測(cè)溫儀雖然方便使用，但價(jià)格昂貴。

　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　1. 1 系統(tǒng)的工作原理

　　單片機(jī)對(duì)溫度傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集，采集的數(shù)據(jù)通過處理后一方面輸出給數(shù)碼管進(jìn)行顯示，另一方面輸出給語音模塊，進(jìn)行語音溫度提示，語音提示的間隔時(shí)間通過撥擋開關(guān)進(jìn)行設(shè)定，也可以關(guān)斷語音功能。系統(tǒng)框圖如圖1 所示。

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　　圖1 系統(tǒng)的方案框圖

　　1. 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1. 2. 1 溫度傳感器

　　采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，該產(chǎn)品采用美國(guó)DALLAS 公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域; 由于項(xiàng)目要求能測(cè)量液體溫度、方便人體接觸等，因此采用外加不銹鋼保護(hù)管的封裝形式，具有耐磨耐碰、防水等功能。DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)雙向通信，可測(cè)溫范圍: - 55~ + 125℃ ，可編程為9~ 12 位A/ D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0. 062 5℃ 。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出; 其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生; 多個(gè)DS18B20 可以并聯(lián)到3 根或2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信， 占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路; 連接電路如圖2 所示:

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　　圖2 傳感器的連接圖

　　圖2 中傳感器的2 腳與單片機(jī)的輸入/ 輸出( I/ O)腳連接，進(jìn)行雙方通信，采用4. 7 k 的電阻上拉。由于DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，系統(tǒng)對(duì)它的各項(xiàng)操作必須嚴(yán)格按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為: 初始化DS18B20( 發(fā)復(fù)位脈沖) →發(fā)ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)，各項(xiàng)操作都有嚴(yán)格的時(shí)序要求。

　　1. 2. 2 單片機(jī)

　　采用與MCS51兼容的STC89C52， 具有8K 字節(jié)的在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器，其MOSI、MISO、REST、SCK 等引腳通過鎖存后與計(jì)算機(jī)的并口連接，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部的Flash 存儲(chǔ)器編程，內(nèi)含512 B 的RAM， 32 個(gè)可編程I/ O口線， 3 個(gè)16 位的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器等特點(diǎn)，可以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，非常適合本項(xiàng)目的應(yīng)用。

　　1. 2. 3 語音模塊

　　采用美國(guó)華幫公司生產(chǎn)的高集成度、高性能的ISD1720 語音錄放芯片， 采樣率在4~ 12 kHz 之間調(diào)節(jié)，根據(jù)采樣頻率的不同，可以錄存12~ 36 s 的語音信息， 語音信息在該芯片內(nèi)部的固態(tài)多級(jí)存儲(chǔ)陣列里按行存放，可以通過指令中的11 位地址精確尋址; 該芯片集語音處理和存儲(chǔ)于一體，具有重復(fù)自開發(fā)，掉電信息保存，可工作于獨(dú)立按鍵模式和SPI 控制模式，錄放結(jié)束自動(dòng)進(jìn)人低功耗狀態(tài)，可直接*輸人或模擬通道輸入，也可喇叭直接輸出，芯片工作電壓2. 4~ 5. 5 V之間，可以多段錄音， 其基本存儲(chǔ)單元入口地址范圍是0X010~0X09F。應(yīng)用電路如圖3 所示。根據(jù)需要，將錄制的語音分成13 個(gè)段，即“零~ 十、點(diǎn)、度”，如37. 5 度，播報(bào)為“ 三、十、七、點(diǎn)、五、度”，每段語音的錄制時(shí)間約為1. 35 s，由于錄制時(shí)間不易精確掌握，用手動(dòng)控制的方式對(duì)13 段語音進(jìn)行錄制，然后手動(dòng)檢查每段語音錄制效果，如圖3 所示，閉合S4 進(jìn)行語音信息錄制、松開即錄制結(jié)束，語音信息通過MIC 錄入，觸發(fā)S5 鍵進(jìn)行播放，檢查當(dāng)前錄制信息段的效果，在錄制或者播放的過程中，可以通過LED 的閃爍來了解操作的進(jìn)程; 如果某段語音錄制效果不理想，必須及時(shí)刪除，因?yàn)樵谑謩?dòng)控制方式下，刪除操作只對(duì)開始一段和最末一段信息有效; 錄制完成后，還必須檢查每段信息在器件的存儲(chǔ)體系中是否是按環(huán)形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的，這可以通過閉合S5 并保持來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，器件將按順序不停的播放當(dāng)前信息段與其前一信息段之間的所有信息段，通過反復(fù)錄制，直到滿意為止; 當(dāng)然，也可以采用商業(yè)的錄制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

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　　圖3 語音芯片連接圖