基于單片機的數碼語音溫度計設計

　　引言

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

　　1 系統方案設計

　　1. 1 系統的工作原理

　　單片機對溫度傳感器的信號進行采集，采集的數據通過處理后一方面輸出給數碼管進行顯示，另一方面輸出給語音模塊，進行語音溫度提示，語音提示的間隔時間通過撥擋開關進行設定，也可以關斷語音功能。系統框圖如圖1 所示。

　　圖1 系統的方案框圖

　　1. 2 系統硬件設計

　　1. 2. 1 溫度傳感器

　　采用數字溫度傳感器DS18B20，該產品采用美國DALLAS 公司生產的可組網數字溫度傳感器芯片，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間數字測溫和控制領域; 由于項目要求能測量液體溫度、方便人體接觸等，因此采用外加不銹鋼保護管的封裝形式，具有耐磨耐碰、防水等功能。DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現雙向通信，可測溫范圍: - 55~ + 125℃ ，可編程為9~ 12 位A/ D 轉換精度，測溫分辨率可達0. 062 5℃ 。被測溫度用符號擴展的16 位數字量方式串行輸出; 其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生; 多個DS18B20 可以并聯到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，可節省大量的引線和邏輯電路; 連接電路如圖2 所示:

　　圖2 傳感器的連接圖

　　圖2 中傳感器的2 腳與單片機的輸入/ 輸出( I/ O)腳連接，進行雙方通信，采用4. 7 k 的電阻上拉。由于DS18B20 單線通信功能是分時完成的，系統對它的各項操作必須嚴格按協議進行。操作協議為: 初始化DS18B20( 發復位脈沖) →發ROM 功能命令→發存儲器操作命令→處理數據，各項操作都有嚴格的時序要求。

　　1. 2. 2 單片機

　　采用與MCS51兼容的STC89C52，具有8K 字節的在系統可編程Flash 存儲器，其MOSI、MISO、REST、SCK 等引腳通過鎖存后與計算機的并口連接，就可實現對內部的Flash 存儲器編程，內含512 B 的RAM， 32 個可編程I/ O口線， 3 個16 位的定時/ 計數器等特點，可以為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案，非常適合本項目的應用。

　　1. 2. 3 語音模塊

　　采用美國華幫公司生產的高集成度、高性能的ISD1720 語音錄放芯片，采樣率在4~ 12 kHz 之間調節，根據采樣頻率的不同，可以錄存12~ 36 s 的語音信息，語音信息在該芯片內部的固態多級存儲陣列里按行存放，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于一體，具有重復自開發，掉電信息保存，可工作于獨立按鍵模式和SPI 控制模式，錄放結束自動進人低功耗狀態，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，其基本存儲單元入口地址范圍是0X010~0X09F。應用電路如圖3 所示。根據需要，將錄制的語音分成13 個段，即“零~ 十、點、度”，如37. 5 度，播報為“ 三、十、七、點、五、度”，每段語音的錄制時間約為1. 35 s，由于錄制時間不易精確掌握，用手動控制的方式對13 段語音進行錄制，然后手動檢查每段語音錄制效果，如圖3 所示，閉合S4 進行語音信息錄制、松開即錄制結束，語音信息通過MIC 錄入，觸發S5 鍵進行播放，檢查當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程; 如果某段語音錄制效果不理想，必須及時刪除，因為在手動控制方式下，刪除操作只對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體系中是否是按環形結構存儲的，這可以通過閉合S5 并保持來實現，此時，器件將按順序不停的播放當前信息段與其前一信息段之間的所有信息段，通過反復錄制，直到滿意為止; 當然，也可以采用商業的錄制設備來實現。