基于单片机的语音播报温度湿度系统的设计2.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于单片机的语音播报温度湿度系统的设计院系名称姓名学号专业指导教师 年4月30日17摘要以C8051F330单片机为系统的核心，采用DS18B20温度传感器和湿度传感器来检测温度与湿度，并通过lcd5110液晶来显示当前温度与湿度值，系统还用了ISD1760语音芯片实现语音播报功能。在温度过高时将通过声光信息发出报警信息。关键词：c8051f330单片机；DS18B20；湿度传感器；ISD1760;Nokia5110Error! Reference source not found.AbstractThis system is based on the MCU of c

2、8051f330.It can detect the temperature and humidity with the sensor,and show the current temperature and humidity on nokia5110.It also has the function to broadcast with ISD1760.When the temperature of environment is higher than the preset one the alarm will be trigled.Key Words: c8051f330；DS18B20;

3、Humidity sensor;ISD1760; Nokia5110目录摘要I1 引言12 硬件设计22.1 系统总体设计22.2 控制器选择22.3 温度传感器选择42.4 湿度传感器选择52.5 液晶显示器选择62.6 语音播报模块选择83 软件设计124 调试说明及遇到的问题145 小结15参考文献16致 谢171 引言随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也随之而生，并得到日益发展和完善，其优越性越来越突出。目前，在工业生产领域湿度、温度是工农业生产的主要环境参数，对其进行适时准确的测量具有重要意义，利用单片

4、机对温度、湿度控制，具有控温、控湿精度高、功能强、体积小、价格低等优点，本文介绍了利用c8051f330单片机单片机进行温湿度检测并实时播报的方法。我国电子集成化温湿度监测系统的研究起步较晚，在实际生产中的应用较少，普遍采用传统的温湿度环境的监测手段，例如干湿球湿度计，数字式温度计。在大多数工农业生产中基本以人工巡检为主，也有采用数字式传感器对温湿度检测，并利用无线通讯的方式进行信号传输和信息管理而且更换调湿剂必须手动操作，无法和传感器等手段进行联动。这种调控方式不仅大大降低了温湿度监控系统的时效性，增加了劳动强度及维护成本，也无法进一步实施对于小环境的控制，即检测后无法对所出现的问题进行及时

5、的调整。因此，将数字式的监测手段、无线联网的通讯方式和电子式的控制方法完整结合，形成一种无线联网式温湿度监控系统的技术变得尤为重要。2 硬件设计2.1 系统总体设计Nokia5110显示模块本设计要求设计开发一个基于51单片机的带语音播报的温湿度检测仪，能够实现温湿度检测、显示、报警、报警值设置、语音提示等功能。系统每隔一段时间用语音报告一次所测温湿度当前值；系统可在050的温度范围和30%70%的相对湿度范围内任意设预警温湿度值（默认值设定为37.0，45%），当所测温湿度超过预警值时，系统立即报警C8051f330单片机 ISD1760语音播报模块湿度检测模块声光报警图2-1 系统总体框图

6、2.2 控制器选择方案一：AT89C51单片机。优点是学习型单片机，控制简单及对其比较熟悉。缺点是处理速度慢，可利用资源较少。该芯片无需外扩存储器 ,高密度、非易失性存储电路简单可靠 ,并且价格低廉 。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AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51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（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）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

7、，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。方案二：c8051f330单片机。具有速度快、功能强的特点，但其可用的I/O口少。CIP-51与MCS-51TM指令集完全兼容，可以使用标准 803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括 4个16位计数器/定时器、一个具有增强波特率配置的全双工UART、一个增强型SPI端口、768字节内部RAM、128字节特殊功能寄存器（SFR）地址空间高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核（可达 25MIPS）全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真正10位200 ksps的16通道单端/差分ADC，

8、带模拟多路器 ，10位电流输出 DAC高精度可编程的 25MHz 内部振荡器，8KB可在系统编程的FLASH存储器，768字节片内 RAM硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口，4个通用的16位定时器，具有3个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA），片内上电复位、VDD监视器和温度传感器，片内电压比较器，17个端口I/O（容许5V输入）。主要特性编辑：（1）高速流水线结构的8051兼容的CIP-51内核，最高25MIPS执行速度；（2）全速非侵入式的系统调试接口（片内，C2接口）；（3）真正10位200ksps的16通道单端/差分AD

9、C，带模拟多路器；（4）1个10位电流型输出DAC；（5）高精度可编程的25MHz内部震荡器；（6）8K字节可在系统编程的FLASH存储器；（7）768（512+256）字节的片内RAM；（8）硬件实现的SPI，SMBus/IIC和1个UART串行接口；（9）4个通用的16位定时器；（10）具有3个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；（11）片内上电复位，看门狗定时器，1个电压比较器，VDD监视器和温度传感器；（12）17个I/O端口；（13）-4085度工业级温度范围；（14）2.7V3.6V工作电压，20脚DIP或MLP封装。在本系统中所用到的端口不多，因此选择后者来作为控制器。2.

10、3 温度传感器选择方案一：AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。AD590适用于150C以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无需支持电路的特点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。应用AD590时，无需线性化电路、精密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。除温度测量外，还可用于分立器件的温度补偿或校正、与绝对温度成比例的偏置、流速测量、液位检测以及风速测定等。AD590可以裸片形式提供，适合受保护环境下的混合电路和快速温度测量。方案二：DS18B20数字温度传感器接线方便，封装

11、成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20温度检测模块DS18B20介绍：DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同

12、而改变其外观。DS18B20引脚图封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围 55+125，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）1。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。采用检

13、测温度芯片DS18S20、AT89C51单片机及硬件电路完成对温度的实时检测及播报，用滤波的方法取一个值存入程序存取器内部作为最后检测信号，并在LED中显示。控制器是用89C51单片机，用PID算法对检测信号和温度设定值（例如37.0）差值进行调节后输出控制信号给语音播报模块，当温度超出设定温度上下限时蜂鸣器进行报警。预期设定温度测量范围为050，误差0.1方案三：LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。由于它采用内部补偿，所以输出可以从0开始。LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到 1/4的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其引脚如图一所示

14、，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08)，单电源模式在25下静止电流约50A，工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压430V，在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50A），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。在这里由于考虑到电路复杂度及精度等因素，选择了方案二。2.4 湿度传感器选择方案一：DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的

15、数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。 方案二：HS1100是一款低启动电流，平均电流模式，单周期控制的高集成功率因子校正与固定切换频率的脉宽调制控制器。这些功能使LED驱动器能达到精确的平均电流与高功率的要求。HS1100还包含了LED短路保护，过电压保护。OMP脚位藉由连接RC补偿网络到地来控制占空比并且形成了闭环反馈控制。为了避免由于VCC电压过高而损坏功率开关管，HS1100