多功能语音温度计的设计 开题报告(共8页)

1、毕业设计开题(ki t)报告选题(xun t)：多功能语音温度计 应用(yngyng)电子技术教育111班 蔡圣阳 11440118一、选题依据1课题背景自单片机问世以来，其性能得到了不断提高和完善。由于其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。当下，单片机的潜力越来越得到人们的重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低、使用的温度范围大、抗干扰能力强，能满足一些特殊

2、应用场合的需求，从而更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进单片机性能的研究和发展。而现在单片机在生活生产方面的应用也开始步入正轨。因此，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，它所给人带来的便利也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子。温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如：水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。但由于传统温度计测量时间长、读数

3、不方便，经常会产生一些时间上的误差。因此，在科技突飞猛进的当下，传统的温度计已经满足不了人们日常生活生产的需求。在人们对温度计要求不断提高的情况下，各国专家都在有针对性地竞相开发各种新型温度传感器及特殊、实用测温技术，如采用光纤、激光及遥感或存储等技术的新型温度计已经实用化，而利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计便是其中的一种。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有测温范围广、测温准确的优点，并且其输出温度采用数字显示，读数方便。该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传

4、感器使用DS18B20，用LCD1602液晶屏以串口传送数据, 主要用于日常生活生产中温度的检测。2课题研究的目的目前温度计的发展很快，从原始的水银温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等。而主要温度仪表，如热电偶、热电阻及辐射温度计等在技术上已经成熟，但是它们只能在传统的场合应用，尚不能满足简单、快速、准确测温的要求，尤其是高科技领域。本文研究一种基于单片机温度控制系统，以克服传统方法的不足。这在一方面使温度计避免了那些传统温度计的缺点，同时还增加了报警功能和实时时钟功能，用户可根据自己需要的温度设置报警点，方便了用户控制。此次的多功能语音温度计不同于以往的传

5、统数字温度计，它明显改善了数字温度计的性能，包括温度采集的速度和测量精度大幅度提高，测量温度的范围也得到了明显的提高。传统的测温方式是采用热电偶或热电阻模拟温度传感器输出为模拟信号，经A/D转换环节获得数字信号后与单片机等微处理器接口，使得硬件电路复杂，制作成本较高。而此次设计采用的温度传感器DS18B20集温度测量和A/D转换于一体，能够直接输出数字量。并且它的传输距离远，可以很方便地实现多点测量。在设计中，硬件电路结构简单，与单片机接口几乎不需要外围元件。该多功能语音温度计性价比高，抗干扰能力性能好，可靠性高，软件设计规范。3课题的意义随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精

6、确度的要求都有了几何级的增长，其中温度是与人们的生活和环境息息相关的信息参数。在工农业生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度进行测量及控制。准确测量温度在生物制药、食品加工、造纸等行业更是至关重要的。因此如何准确而又迅速的获得这些参数，就需要受制于现代信息基础的发展水平。传统的温度计是用水银柱来显示的，虽然结构简单、价格便宜，但是它的精确度不高，不易读数。随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛。而本设计中应用的温度传感器具有性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。而在三大信息信息采集（

7、即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是数字温度传感器技术，在我国各领域已经应用的非常广泛，甚至可以说是渗透到社会的每一个领域。采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便，简单和灵活等优点，而且可以大幅度提高温度控制的技术指标。同时，用LED来显示温度的数字看起来也更加直观。因此，伴随电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便。支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本。总之，无论在日常生活中还是在工业、农业方面都离不开对周围环境进行温度的测量。而随着单片机、温度

8、传感器和数码管显示驱动等技术的不断发展，要实现更加高的精度、显示速率快的数字温度计将很快能够实现。研究(ynji)（设计）实施方案1研究（设计）内容多功能语音温度计可以直接以数字的形式显示温度的数值，并充分利用听觉优势，将温度信息用语音播报出来。 设计要求：（1）检测温度范围-2080，精度0.5；（2）通过按键能播报当前的温度；（3）通过按键设置自动播报温度时间间隔（例如每隔一小时播报一次温度）；（4）实时显示时间和温度（时间格式，时：分，精确到分）；（5）能够记录最近3次播报的时间和温度；（6）能够设置温度范围，实测温度超出范围报警。2大致设计框架（1）系统概述该数字温度计采用AT89S5

9、2型单片机作为整个系统的数据处理、命令、控制的核心。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash、256字节RAM、32位I/O口线、看门狗定时器、2个数据指针、三个16位定时器/计数器、一个6向量2级中断结构、全双工

10、串行口、片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。除去核心模块，其余部分由时钟模块、语音模块、显示模块、温度传感模块、电源模块组成，其系统框图如图1所示：图1 基于AT89S52单片机红外遥控时钟系统框图（2）硬件设计 = 1 * GB3 时钟模块本系统采用DSl302芯片记录、储存时间数据。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电

11、路，可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能。 = 2 * GB3 语音模块本系统采用ISD1700芯片作为语音模块的核心。ISD1700系列录放芯片是一种高集成度，高性能的芯片。它可以多段录音，采样率可在4K至12K间调节，供电范围可以在2.4V至5.5V之间，可工作于独立按键模式和SPI控制模式。芯片内有存储管理系统来管理多段语音。与ISD4004语音芯片相比，ISD1700同样能够完成存储、调用多段语音的功能，并且具有明显的价格。因此在课题制作过程中，我们用ISD1700取代了原先计划的ISD4004语音芯片。 = 3 * GB

12、3 显示模块本系统采用LCD1602液晶屏显示时间与温度信息。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，可以显示162，即32个字符。 = 4 * GB3 温度传感模块本系统采用DS18B20传感器来获取实时的温度信息。DS18B20系列集成温度传感器内部集成了温敏原件、数据转换芯片，存储器芯片和计算机接口芯片等功能模块。DS18B20具有独特的单总线接口方式，它采用一根总线连接方式，可与单片机直接连接，电路简单，避免了外接A/D转换电路产生的干扰。并且它也可以通过数据线供电，具有超低功能工作方式。它的测温范围为-55至125，温度采集及温度显

13、示精度可以达到0.5，温度转换精度通过编程由9-12位直接将温度转换值以二进制数码的方式串行输出。在实际应用中，当温度改变时，DS18B20能迅速完成温度的检测。（3）软件设计单片机程序的设计： = 1 * GB3 主程序：主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理传感器测量的当前温度值，重复地进行温度的测量； = 2 * GB3 读出温度子程序：主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写； = 3 * GB3 温度转换命令子程序：温度转换命令子程序的主要作用是发出温度转换的开始命令； = 4 * GB3 计算温度子程序：计算温度子程序将RAM中读

14、取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定； = 5 * GB3 显示数据刷新子程序：显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位。拟解决的关键问题及重点、难点 = 1 * GB3 研究如何提高测温精度的问题：通过反复比较各元器件的优缺点，使之达到最佳效果；通过整理资料进行比较、分析。 = 2 * GB3 解决如何使电路结构更加简单又有多功能效应的问题：使用更加合理的元器件，如支持“一线总线”接口的温度传感器就简化了数字温度计的设计；查阅相关资料仔细比较分析，拟定最佳效果。4研究（设计）预期目标（论文、系统等）通过前期的文献资料

15、的查找与学习，了解单片机的基本工作原理、程序设计方法、I/O接口的扩展方法等。因为这是单片机应用系统的软件和硬件基础，有了这些基础，才能够进行单片机应用系统的设计和开发。这些资料的准备是为设计语音温度计做准备。通过对应用系统设计思路和硬件、软件方面的设计，使前边所学的知识融会贯通。与此同时锻炼和掌握独立设计、开发、制作和调试应用系统的思路、技巧、能力和方法，深入领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统研制开发的过程。5研究的步骤、方法、措施及进度安排通过调查法，实证研究法，实验研究法等方法进行研究和设计功能的实现。步骤及措施：首先按照设计要求拟定出系统方案。根据课题，由于本设计是测温电路，可

16、以通过使用热敏电阻之类的器件，利用其感温效应进行A/D转换后在单片机进行数据的处理。之后在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。但如果用到A/D转换电路，感温电路在设计上会比较麻烦。所以用温度传感器（计划上用温度传感器DS18B20）可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，达到设计的要求。系统最终方案选定后，要开始着手整体电路设计，系统整体硬件电路，包括传感器数据采集电路、温度显示电路、上下限报警调整电路、单片机主板电路等。通过搜集所需的资料和数据来对电路进行设计。然后进入单片机软件程序的设计，系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。通

17、过搜集所需的资料来对程序进行设计。最后，进行硬件的调试看所做的设计能否实现预期的功能。记录下实验数据和结果，对不完善的地方进行修改和重复实验，完善设计的功能。6研究（设计）课题进度安排第一阶段（2014年11月份中下旬）：收集资料，确定选题，撰写、提交毕业设计开题报告。第二阶段（2014年12月上旬）：查询相关理论知识，进一步确定设计内容和模块。第三阶段（2014年12月中下旬）：开始毕业设计，编辑初稿。第四阶段（2014年1月份）：修改初稿，准备上交毕业设计。第五阶段（2014年4月份）：完善毕业设计论文内容并上交，准备毕业设计答辩。前期工作（查阅过的文献资料及调研情况等）1张开生,郭国法.

18、MCS-51单片机温度控制系统的设计J.微计算机信息，2005，21(7)68-692张立. 基于单片机的数字温度计设计M.华章,2011（31）.3孙万胜谈单片机在温度控制系统中的应用J硅谷，2011(2)：1591604 荆海霞,周琳勃. 基于单片机的热电偶测温系统的设计J.微计算机信息,2009(23):88-89 5 赵吉良,梁清华,陈国杰.一种新型的热电阻测温信号的采样电路J.辽宁工学院学报,1995(3):6-8. 106 赵旦峰,刘昕.集成温度传感器在多点温度测量中的应用J.传感器技术,1997(1):36-38.7杨海波.一种基于数字温度传感器DS18B20的多功能电子温度计设计J.中国医学物理学杂志，2013（1）：3890-3893.8刘继忠，邱于兵，黄翔基.ARM的远程温湿度监测系统的设计J.仪表技术与传感器，2012(8)9张毅刚.单片机原理及应用M.高等教育出版社J.2004,137-156.10汪桂珍.基于C51的万年历语音温度计的设计J.福建电脑，2010（11）11 M.Bono, J.Ni.The location of the maximum temperature on the c