智能遥控室内调温系统的设计

1、 毕业设计（论文）题目： 智能遥控室内调温系统的设计 学生姓名： 学 号： 班 级: 专 业： 电子信息工程指导教师： 2010年6月25日智能遥控室内调温系统的设计学生姓名： 学 号： 班 级： 所在院(系): 电气与信息工程学院指导教师： 完成日期: 2010年6月17日 毕业设计（论文）任务书电气与信息工程 学院 电子信息工程 专业 班题 目 智能遥控室内调温系统的设计 任务起止日期： 2010 年 3月22日 2010年 6月 25日学 生 姓 名 学 号指 导 教 师 教研室主任 年 月 日审查院 长 年 月 日批准一、毕业设计（论文）任务课题内容目前室内调温系统多种多样，燃气热水器

2、室内调温系统、地下水室内调温系统、可编程室内自动调温系统等。恒温室内环境不但给人类提供了良好的生活空间，也给很多类型的动物、植物提供了最佳的生活空间。本课题采用电子信息技术、微型计算机技术进行设计，组成一个由微型计算机控制和数据处理、记忆的智能遥控室内调温系统。课题任务要求1 认真收集资料，了解、掌握自动调温系统方面的专业知识，确定智能遥控室内调温系统的实施方案，2 提出完成设计任务的原理及设计思路，并进行方案优化。3 作出开题报告. （文献综述）4 完成外文资料翻译（一篇）。5 具体完成系统设计、硬件各功能块确定。6 硬件设计及实现。7 检测系统与被测电量之间应有足够高的绝缘，保证安全。8

3、总体软硬件联控实现。9 完成毕业设计论文的撰写。 课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸）1、 毕业实习报告及实习反馈表2、 毕业设计（论文）任务书3、 开题报告（文献综述）4、 参考文献译文及原文毕业设计（论文）主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定）1 王家桢，王俊杰.传感器与变送器M. 北京:清华大学出版社1996年2 罗四维.传感器应用电路M.北京:电子工业出版社,1993年.3 曾禹村，信号与系统M.北京:北京理工大学出版社，1992年4 周培森，自动检测与仪表M .北京:清华大学出版社,1987年5 何克思 李伟.计算机控制系统M.北京:清华大学出版社,1998,4 6孙增圻

4、 张再兴 邓志东.智能控制理论与技术M.北京：清华大学出版社,1997.7潘新民,微型计算机控制技术 M.北京：人民邮电出版社，1999.98徐爱钧,智能化测量控制仪表原理与设计M，北京航空航天大学出版社，19999王秀玲,微型计算机A/D，D/A转换技术及数据采集系统设计M，清华大学出版社，198410张福学编，现代实用传感器电路M中国计量出版社，199711沈兆军;数字变频空调智能控制系统的研究与设计D;华东师范大学;2006年12武卫华;基于模糊自整定PID的温控系统研究J;电子质量;2003年05期13 Nicholas H T, III H .Samulei, Kim BThe op

5、timization ofdirectdigita frequency synthesizer performance in the presence of finite word lengtheffects, IEEE Proc42th AFCS，1988同组设计者： 注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。3. 此任务书可从教务处网页表格下载区下载二、毕业设计（论文）工作进度计划表序号毕 业 设 计（论 文）工 作 任 务工 作 进 度 日 程 安 排周次12345678910111213141516171819

6、201资料收集及毕业实习2完成毕业实习报告确定毕业设计方案3完成开题报告、选择硬件配置4画出硬件接线图及系统原理框图5编写设计说明书6外文文献翻译7.完成毕业设计论文8完成毕业答辩挂图9毕业答辩10 注：1. 此表由指导教师填写；2. 此表每个学生人手一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；3. 进度安排请用“一”在相应位置画出。三、学生完成毕业设计（论文）阶段任务情况检查表时间第 一 阶 段第 二 阶 段第 三 阶 段内容组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况组织纪律完成任务情况检查记录教师签字签字 日期签字 日期签字 日期 注：1. 此表应由指导教师认真填写。阶段分布由各学院自行决

7、定。2. “组织纪律”一档应按长沙理工大学学生学籍管理实施办法精神，根据学生具体执行情况，如实填写。3. “完成任务情况”一档应按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写。包括优点，存在的问题与建议4. 对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出忠告并督促其完成。四、学生毕业设计（论文）装袋要求：1. 毕业设计（论文）按以下排列顺序印刷与装订成一本（撰写规范见教务处网页）。(1) 封面 (2) 扉 页(3) 毕业设计（论文）任务书 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目录 (7) 正文 (8) 参考文献(9) 致谢 (10) 附录（公式的推演、图表、程序等）(11)

8、附件1：开题报告（文献综述） (12) 附件2：译文及原文影印件2. 需单独装订的图纸（设计类）按顺序装订成一本。3. 修改稿（经、管、文法类专业）按顺序装订成一本。4.毕业设计(论文)成绩评定册一份。5论文电子文档由各学院收集保存。学生送交全部文件日期 学生（签名） 指导教师验收（签名） 智能遥控室内调温系统的设计摘 要目前室内调温系统多种多样，燃气热水器室内调温系统、地下水室内调温系统、可编程室内自动调温系统等。恒温室内环境不但给人类提供了良好的生活空间，也给很多类型的动物、植物提供了最佳的生活空间。本课题采用电子信息技术、微型计算机技术进行设计，组成一个由微型计算机控制和数据处理、记忆的

9、智能遥控室内调温系统。本课题采用电子信息技术、传感器技术、微型计算机技术进行设计，组成一个由微型计算机控制和数据处理、记忆的智能遥控室内调温系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。关键词：温度采集；AVR；红外发送接收；Atmega16；报警系统；INTELLIGE

10、NT REMOTE CONTROL THERMOSTAT SYSTEM FOR INDOOR ABSTRACT Variety of indoor temperature regulation system of the present, indoor gas heater thermostat system, groundwater system indoor thermostat, programmable room thermostat system. Temperature indoor environment not only to provide a good human livi

11、ng space, butalso to many types of animals, plants provide the best living room. The subject of electronicinformation technology, micro-computer technology in design,composed of a micro-computer control and data processing, memory, intelligent remote control indoor temperature regulation system. The

12、 subject of electronic information technology, sensor technology, micro-computer technology in design, composed of a micro-computer control and data processing, memory, intelligent remote control indoor temperature regulation system. Paper sensor combination of the practical application of theory of

13、 SCM in detail about the use of thermistor temperature as a thermal sensor to detect the process, and the realization of the principle of thermoelectric conversion process. The design application of relatively strong, the design system can be used as biological medium temperature control system, a s

14、light modification can be done if the water heater temperature control system, laboratory temperature monitoring systems, etc. Subjects completed the main task is to detect the ambient temperature, using single chip implementation of temperature control and temperature monitoring by computer.Key wor

15、ds: temperature measurement；AVR；infrared sending and receiving;Atmega16.目 录1 绪论.11.1 智能调温系统的发展.21.2 课题的背景和来源.31.3 课题研究的内容.42 智能调温系统总体设计方案.5 2.1 设计要求.5 2.2 各模块方案选择与论证.5 2.2.1 设计思路.5 2.2.2 控制模块设计方案论证与选择.5 2.2.3 温度采集模块设计方案论证与选择.6 2.2.4 显示模块设计方案论证与选择.6 2.2.5 语音模块设计方案论证与选择.7 2.2.6 键盘模块设计方案论证与选择.7 2.2.7 电

16、源模块设计方案论证与选择.82.2.8 数据存储模块设计方案论证与选择.82.2.9 红外遥控模块设计方案论证与选择.82.3系统各模块的最终方案.83系统硬件设计与实现.12 3.1 整体电路的设计.123.2 温度采集下位机电路设计.13 3.3键盘模块电路设计.14 3.4语音模块硬件路设计.143.5电源模块硬件路设计.15 3.6 控制电路的设计.16 3.7 红外发射与接收模块.16 3.8 通信模块的设计.18 3.9 本章小结.194系统软件设计.20 4.1 系统程序整体设计.20 4.2下位机系统程序流程图如4.1.20 4.3 上位机系统程序流程图4.2214.4 单片机

17、串行通信程序的设计.225系统调试与测量.245.1 测量仪器. 245.2 指标测试和测试结果.245.2.1 温度与输入电压值的测试.245.2.2 MAX141模数转换芯片的基准电压的测试.245.3 结论.256 设计总结.26参考文献.27致谢.28附录A电子元器件明细表.29附录B系统整体原理图.30附录C 部分程序清单.311 绪 论目前室内调温系统多种多样，燃气热水器室内调温系统、地下水室内调温系统、可编程室内自动调温系统等。恒温室内环境不但给人类提供了良好的生活空间，也给很多类型的动物、植物提供了最佳的生活空间。本课题采用电子信息技术、微型计算机技术进行设计，组成一个由微型计

18、算机控制和数据处理、记忆的智能遥控室内调温系统。本设计系统包括温度传感器，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路、红外接收、语音播报七个部分。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所对应的要求本温度监控系统由8位AVR型单片机为主控制器，以高精度AD590为温度传感器，通过16位AD MAX1415转换得到数字量供单片机分析处理；然后单片机通过软件分析计算后将温度值通过12864液晶显示，通过ISD1720语音芯片进行播报，同时将分析的数值通过射频模块发送出去，方便人们进行远程监控。该系统能够精确测量0.1摄氏度以内的温度，该系统同时设有可通过红外遥控设定报警上线和下线值

19、模块，语音播报更具人性化，液晶界面友好，还可以扩展功能，是理想的温度监控报警的设计方案。1.1 智能室内调温系统的发展温度是表征物体冷热程度的物理量，它在工业自动化、家用电器、环境保护、安全生产和汽车工业等行业中都是基本的检测参数之一。温度是温度监控系统中最基本、最为核心的衡量指标，也是测温系统中最为重要的被控参数，因此对温度进行准确的检测一直是一个重要的研究课题。因此，测量温度的仪器在测温系统中占有至关重要的地位。国家标准GB7665一87对传感器(Sensor)下的定义是:“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能

20、感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。而温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段:(1) 传统的分立式温度传感器(含敏感元件)，主要是能够进行非电量和电量之间转换;(2) 模拟集成温度传感器/控制器;(3) 智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化网络化的方向发展。温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是

21、接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。接触式度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流理达到热平衡，显示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。非接触测温的测温元件与被测对象互不接触2。常用的是辐射热交换原理。此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶

22、。目前，国际上己开发出多种智能温度传感器系列产品。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。随着科技的不断发展，智能温度传感器发展的新趋势:(1)提高测温精度和分辨力;(2)增加测试功能。另外，智能温度传感器正从单通道向多通的方向发展，这为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。近年来，随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围的不断扩大，对温度检测技术的要求也愈来愈高，各国专家都在有针对性地研究各种特殊而实用的测温技术，并取得了重大进展。1.2 课题的背景和来源温度是人们日常生活中接触最多的物理量，人们的日常生活、动植物的生存繁衍和周围环境

23、的温度息息相关，石油、化工、冶金、纺织、机械制造、航空航天、制药、烟草、档案保管、交通运输等领域对温度也有着较高的要求。例如:印刷车间的温度控制水平对印刷质量有很大的影响;为防止库存武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈，必须保持环境温度不能过高和干燥;而水果、种子、肉类等的保存也需要保证一定的温度;在矿山、棉麻、塑料、食品生产加工等企业的生产环境中，如果空气温度不适应，极易发生不良反应。随着科学技术的发展，许多新兴产业对环境提出了更高的要求:制造大规模集成电路需要极高的空气洁净度，生物化学制药需要精确的温度控制。因此，对温度的监测和控制己成为生产过程中非常重要的技术要求。目前，温度传感器已广泛应

24、用于气象、农林、冶金、化工、纺织、食品、家用电器、交通等许多领域。温度技术被广泛应用于人们的日常生产和生活当中，传感器无疑是测量系统中重要的组成部分。但是伴随传感器而来的是大量的数据线缆。众多的线缆不仅带来布线复杂的不便，而且存在着短路、断线隐患，成本高、易老化，错综复杂的线路还给系统的调试和维护增加了难度。同时对于一些临时使用的传感器，搭接线缆十分不便。因此，寻找一种便捷的、能够满足数据通信要求的无线通信技术，以解除线缆搭接复杂的困扰，成为一个函需解决的问题。无线通信技术与有线通信技术相比，有成本低、携带方便、不必穿墙钻孔布线、搭建网络简单快捷等优点。特别是在有线网络不通畅或现场环境因素受限

25、不便架设线路的情况下，使用无线通信技术进行数据采集、传输显得更加实用、高效、快捷。1.3 课题研究的内容本课题所研究的温度采集系统是微电子技术在温度测量方面的一个具体应用。该系统主要研究内容包括以下几方面:(1)选用温度传感器时，应重点考虑测量精度高，抗干扰能力强，稳定性好，信号易于处理、传送，便于多路测量，安装方便，维护简单，环境温度补偿容易的器件。(2)在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，应尽量使用各种总线技术，以节约系统有限的I/O资源，并使系统电路尽量简单。(3)在硬件电路和软件程序设计时，一定要增加抗干扰措施，提高系统的抗干扰能力，保证系统的稳定性。(4)软件设计必须要有完善

26、的思路，要充分考虑到各传感器时序，做到程序简单，调试方便。2 智能调温系统总体设计方案2.1 设计要求 1.12864液晶显示：在条文运行过程中有显示界面提示欲行的状态。2.红外通讯：遥控器和调温系统之间采用红外通讯。3.键盘：控制面板上有三个按键。一个功能键，另两个分别是增加键和减少键。4 温度设置：通过以上三个按键或者红外遥控可以设置16档的调温运行。5.语音播报：语音报警。2.2 各模块方案选择和论证2.2.1 设计思路题目的大部分要求还是在发挥部分，要做到满足题目要求的同时有大较大的创新点。因此我们加入了无线收发模块实现远程监控，和语音报警模块，和温度上升过程记录且绘制过程曲线。所以总

27、共包括以下部分：温度采集，菜单显示，无线收发，语音报警，红外收发，温度记录。这么大的工程量，为求的系统的稳定，且有较大的灵活性，我们采用了5片AVR，一片Atmega16作为主机，他接收无线发来的AD值和红外发来的按键代码值，予以处理；控制语音模块实现报警和实时温度读数；将温度数据记录到片里EPROM，实现全程监控。由于每一个温度计之间有一定的误差，为适应这一点，我们增加了适应性操作，就是用系统自动记录当前AD值，人工输入当前的温度值，且系统将记录到EPROM里，实现一张简单的表，我们只要记录10 个就可以了，十分方便。当EPROM记满了，将不在写入，直到有擦除温度记录命令为止。同时为增加系统

28、绝对可控性，增加了矩阵键盘。在调试时可作为标志键使用，对调试程序很方便。2.2.2 控制器模块设计方案论证与选择 题目任务是制作一个基于单片机的温度监控报警系统，所以我们首选单片机，单片机足以。单片机是集成了CPU、ROM、RAM、和I/O口的微型计算机。有很强的接口性能，此系统和外围接口芯片比较多，选单片机作为主控器是明智的，单片机运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程的饿实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低，体积小，技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。用于本系统外围接口比较多微秒采用双CPU为主控器，分别对其他各个模块进行检测和控制，这样减轻了单个CPU的负担，提

29、高了系统的工作效率，同时通过CPU之间的分段相互控制，减少了外围设备。由Atmega8采集温度传感器通过AD转换传来的数据。2.2.3 温度采集模块设计方案论证与选择方案一:用热电偶测温优点是测温范围宽，缺点是电动势低，对运放的要求高，重要的是热电偶测温需要冷端温度补偿，来消除冷端温度变化所产生的影响，对于本电路补偿温度要求精度很高，且准确，否则会给系统带来反所用，而且成本高，操作复杂。方案二:利用热敏电阻作为温度传感器。NTC 热敏电阻阻值随温度的变化符合指数规律,其最大的缺点也在于它的非线性阻值分散性大复现性差,一般需要经过线性化处理, 使输出电压与温度之间基木上成线性关系。NTC 热敏电

30、阻温度传感器的一致性和互换性较差。其次是老化较快。方案三:利用数字温度传感器，18B20，测量温度范围为- 55 + 125 ,在- 10 + 85 范围内,精度为0.5 .DS1822 的精度较差,为2 .不符合本系统要求。方案四:利用集成温度传感器，当电源电压在515之间变化时，其输出电流的变化小于1uA，当被测温度一定时流过AD590的电流与热力学温度成正比，其灵敏度为1uA/k。在其适用温区范围内具有灵敏度高、线性好、功能全和使用简单方便。无论电压输出、电流输出还是频率输出都适合于与微机。综上所述，方案四适合本设计要求。由于本系统要求误差0.1摄氏度；所以选用高精度的AD进行数据转换，

31、综合考虑选用MAX1416，MAX1416低功耗、2通道、串行输出模数转换器(ADC)使用一个具有数字滤波器的-调制器，分辨率达16位，无失码。在采用双极性测量条件下，且可编程增益设定为2，IN-端直接接到2.5V基准电压端，则可计算1的对应AD范围： Data=102/250032767=262.3理论上可达到0.0038的精度，这对于0.1的精度来说是完全够了。所以我们选择方案四。2.2.4 显示模块设计方案论证与选择之所以我选择12864液晶显示器：1精确及时还原所需信息。液晶显示器采用的是直接数码寻址的显示方式，它能够将显卡输出的视频信号经过AD转换之后，根据信号电平中的地址信号，直接

32、将视频信号一一对应的在屏幕上的液晶像素上显示出来。2、显示字符锐利。画面稳定不闪烁。液晶显示独特的显示原理决定了其屏幕上各个像素发光均匀，而且红绿蓝三基色像素紧密排列，视频信号直接送到像素背后的以驱动像素发光。 3、屏幕调节方便。液晶显示器的直接寻址显示方式，使得液晶显示器的屏幕调节不需要太多的几何调节和线性调节以及显示内容的位置调节。2.2.5 语音模块设计方案论证与选择方案一：采用APR9600系列语音录放芯片，继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。但不

33、能用软件实施控制播放音，所以不适合在数字播音的场合使用。方案二：采用ISD1700系列语音芯片，ISD1720华邦 ISD 公司 2007 年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片 提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（ vAlert ） , 双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部 包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。优点是是可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年，两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式。可处理多达255 段以上信息有丰富多样的工作状态提示多种采样频率对应多种

34、录放时间。ISD1700录音区的存储地址为 0x00100x00FF；真正录音去范围T=0x00FF-0x0010+1=240 位录音时间可达20秒，通过软件控制可进行分段录音，分段播放，本系统只是用来播简单的语音，容量不算大，操作方便。若想增加功能可进行用ISD1700的其他语音芯片，如ISD1760录音时间可达60秒。ISD1720的接口为标准SPI接口，AVR Atmega16 单片机自带SPI接口，接口电路简单，软件易于实现。综上所述语音播报模块 我们选择ISD1720。2.2.6 键盘模块设计方案论证与选择 本系统键盘主要用来设置上限下限温度，进行语音播报，12864 菜单键盘 ，数

35、据输入按钮。方案一：利用8个独立按键 直接和单片机连接的方式。缺点是占I/O口太多，而且按键数太少。方案二：利用4*4矩阵键盘。采用逐行逐列扫描的方法。优点占8个I/O,可进行16个按键的设置，完全达到设计的需求。综上所述：方案二按键丰富 占I/O口又少，操作简单 ，所以选择方案二。2.2.7 电源模块设计方案论证与选择 系统需要多个电源，单片机使用2.7-5V电压，语音模块是2.45.5V，液晶需要35V。综合可知电源设置5V即可。方案一：采用升压型稳压电路。用两片MC34063芯片分别将3V的电池电压进行直流斩波调压，得到5V稳压的输出。只需要使用两节电池，既节省了电池，又减少了系统体积重

36、量， 但该系统供电电流小，供电时间短，无法使用相对庞大的的系统稳定运作。方案二：采用三段稳压集成7805得到稳定电压，利用此方法方便简单，工作稳定可靠。综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。2.2.8 数据存储模块设计方案论证与选择要记录的数据包括10个AD值和10个温度值，总共要40字节，记录存储温度值还有216字节的空间，因此采用单片机里集成已经够用了。2.2.9 红外遥控模块设计方案论证与选择方案一：用2262和2272够成红外遥控器。专用的红外发射为2262IR型，才，但是发现用这两组组合的效果并不是很好，且数据传输效果也不理想，自主性不高。方案二：用单片机自己编码和解码，采用A8

37、的CTC产生38KHz载波，准确度好，在用另一A8的捕获口作为接收口。效果很理想。综上所述才用单片机编码和解码。2.3系统各模块的最终方案 经过仔细分析和论证，决定了各模块的最终方案如下。（1） 控制模块：采用Atmega8 和Atmega16双CPU控制；（2） 电源模块：采用三端稳压电路。（3） 温度采集模块：采用高精度集成传感器AD590。AD采用MAX1416。（4） 键盘模块：采用矩阵式键盘。（5） 显示模块：采用点阵式12864 液晶显示。（6） 语音模块：采用ISD1720语音芯片。（7） 红外部分模块：采用单片机解码和译码。系统基本框图如图2.1所示：AD590采集温度电压缓冲

38、 2.5V电压基准MAX1416进行AD转换Atmega8无线发射模块Atmega16 矩阵键盘 语音模块ISD170012864 液晶显示 电源和复位 数据存储模块Atmega88无线接收模块Atmega8红外接收Atmega8红外发射键 盘图2.1 温度监控报警系统方框图单片机Atmega8主要采集AD590传来的数据，然后通过一串口通信将数据采集分析计算的数据传送给Atmega16，同时Atmega8将采集分析的数据通过无线模块发送出去，可用来远程监控。Atmega16主要用来读取键盘的值，然后进行分析控制类型 ，将相对应的控制信号通过液晶显示和语音芯片播报，Atmega16还将Atme

39、ga8采集来的数据经过分析和转换将数据显示在液晶上，同时当播报按键按下后，其控制ISD1720播报语音。3.系统硬件设计与实现3.1 整体电路的设计本文所设计的温度采集系统的电路原理图如图3.1所示，它是由电源模块，温度采集模块，主控单元以及通信模块组成。图3.1 温度采集系统的电路原理图3.2温度采集下位机电路设计如图2.1.1 所示 AD590将温度变化成对应的电流，经10K电阻后，在电阻两端产生对应的电压，温度每变化1，相应电阻两端电压变化10mV。将它经过运放缓冲后，输入到MAX1416，经行AD转换，换算成对应的数字。再通过无线模块将数据发送给上位机。 图3.2 AD590传感器采集

40、和AD1516接口电路 由于AD590是电流型集成传感器，温度变化 其电流值也随着变化，采集的电流和将电流信号转换为电压信号,然后MAX1516差分输入，MAX1516采用外部基准电压基准，由于内部有可编程增益放大器(PGA)，提供1至128倍增益，PGA用软件设计为2 ，所以实际和基准电压比较的值为。= *R 为AD590输出的电流变化R为10K=（-2.5）*2为AD590经10K电阻转换来的电压如果AD转换值则：=(2.5*)/327683.3键盘模块电路设计 一般来说，键盘有两种接口方式：独立式和行列式。独立式是指将每个按键一一对应地接到单片机的输入口线上。每一个键的状态通过读入键值的

41、高低电平来区分。但当按键数目较多时，独立式键盘方式将大量占用单片机的I/O线，通常的办法是采用行列式键盘。行列式键盘也称矩阵式键盘，一般应用在按键较多的系统之中。行列式键盘通过I/O线组成行、列结构，按键设置在行、列的交叉点上，按键的作用只是使相应接点接通或断开，在相应程序配合下也可产生被按键的键码。其硬件电路极为简单，故能广泛用于微型计算机中。如图3.3所示。一个4x4的行列结构可组成16个键的键盘。这样，当单片机系统的资源有限时，可以节省大量的I/O口线。 图3.3 4x4矩阵键盘3.4语音模块硬件路设计 此模块选用ISD1700 语音芯片，此芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、

42、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。 两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式音质好，电压范围宽，应用灵活，可进行软件控制语音芯片的录制 播放，此芯片的用两种工作方式，按键工作方式和SPI工作方式，两者互不干扰，单片机可以通过自带的SPI接口将指令和数据写到单片机中，芯片最大可以录制255段语音。如图图3.4 ISD1700语音芯片电路ISD1700 的独立按键工作模式录放电路非常简单（如图3.4），而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。在按键模式工作时，芯片可以通过/LED 管脚给出信号来提示芯片

43、的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定4 种提示音效。音频输入方式有两种 第一种是 通过外接到 引脚10 (MIC+) 引脚11（MIC-）麦克风 ，还可以通过外接引脚9 使用时需要一个交流耦合电容（值为0.1uF），并且输入信号的幅值不能超出1.0Vpp。音频输出用三极管来驱动的。注意在用单线录音时，要和芯片共地，否则会干扰很大。3.5电源模块硬件路设计根据单片机ATmega 及其接口电路电源的要求，需要5V的稳定电源。各部分的工作电流的大小，估计总电流在350mA左右。按此计算：P=5V350mA=1.75W考虑到预留一定的功率裕量，故采用功率为5W，副线圈输出电压为9V的变压器。变压

44、器副线圈为单匝线圈，故变压器降压后整流电路采用桥式整流电路。整流后用电解电容滤除100Hz的纹波，再用三端稳压器7805稳压并用小容量电容虑除高频纹波后得到系统所需电源。其电路原理如图3.5所示。图3.5系统电源电路3.6控制电路的设计用于本系统外围接口比较多微秒采用双CPU为主控器，这样减轻了单个CPU的负担，提高了系统的工作效率，同时通过CPU之间的分段相互控制，减少了外围设备。由Atmega8采集温度传感器通过AD转换传来的数据，Atmega16，用来驱动液晶，采集键盘的数值，控制ISD1700语音芯片的发声。Atmega16的最小系统就外围电路（如图3.6）图3.6 Atmega16的

45、最小系统及外围电路3.7 红外发射与接收模块 本系统采用Atmega8为发射与接收，硬件设计十分简单，发射部分采用四级1.2v电池供电。接收部分的电源由主机供给。图3.7 发射部分电路图图3.8 接收部分电路3.8 通信模块的设计由于系统RS232信号的电平和单片机串口信号的电平不一致，必须进行二者之间的电平转换，在此使用的集成电平转换芯片MAX232为RS232TTL电平转换芯片。它只使用单5V为其工作，可完成RS-232电平与TTL电平之间的转换。中央处理器CPU和外界的信息交换称为通信。全双工的串行通信仅需一根发送线和一根接受线，半双工串行通信用一根线发送或接收，串行通信适合于远距离通信

46、，虽然速度慢，但成本可以大为降低。串行通信有两种基本方式：异步通信方式和同步通信方式。异步通信方式是按字符传送的，字符的前面有一个起始位（0），后面有一个停止位（1），这是一种起止式的通信方式，字符之间没有固定的间隔长度。这种方式的优点是数据传送的可靠性较高，能及时发现错误，缺点是通信效率比较低。RS-232通信硬件电路图如图3.5所示图3.9 RS-232通信硬件电路图3.9 本章小结单片机Atmega8主要采集AD590 传来的数据，然后通过一串口通信将数据采集分析计算的数据传送给Atmega16，同时Atmega8将采集分析的数据通过无线模块发送出去，可用来远程监控。Atmega16主要用来读取键盘的值，然后进行分析控制类型 ，将相对应的控制信号通过液晶显示和语音芯片