基于51单片机的家用温湿度语音播报系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于51单片机的家用温湿度语音播报系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

而且一不小心容易发生意外。 如果设计一套基于电子技术的具有语音播报功能的温湿度控制系统，就可以实时监测温湿度，并可以通过键盘准确地控制温湿度，不需要人力检测。 2 第一 章 绪 论 课题开发背景 智能语音播报系统在我国属于新兴技术产业，有着极为光明的前景，此方面国内市场的主要产品趋向于应用国外先进的基础硬件生产成品。 随着我国国民经济持续高速的发展，智能化生产规模日趋扩大，语音播报融入日常生活已成为一种趋势。 如：对车辆收取管 理、通行或进入等费用、提示语等播报的智能语音系统，或是在各公共场合的时间、天气、问候等提示语的播报。 设计的目的和意义 人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温湿度，在农业生产中也离不开温湿度的测量，因此研究合适的测温方法和测温装置具有重要的意义。 随着自动化水平在工业生产过程中的日益提高，智能化已经成为一种趋势。 人们越来越希望，生产生活中能够最大限度的趋于自动化和智能化，并且具有一定的人机交互性。 大规模语音处理集成电路的发展，使得语音播报系统在实际生活生产中的应用越来越广泛。 语 音播报技术体现了智能化，人性化，它不仅在需要用声音传递信息的环境中担当信息传输纽带的重要作用，还在繁忙的日常生产服务中通过温馨、亲切的语音提示方式 调节受用者心情。 语音播报技术的相关研究也已成为一个热门领域，现 生产生活中其相关技术的应用随处可见。 具有语音播报的温度控制系统在工农业生产中拥有广泛的应用前景。 目前生产生活中经常需要某一特殊的环境温湿度，测量一旦达不到一个相当高的要求就会造成巨大的损失。 传统的方式对人力浪费较大，对温度控制不精确，而且一不小心容易发生意外。 如果设计一套基于电子技术的具有语音播报功能的 温湿度控制系统，就可以实时监测温湿度，并可以通过键盘准确地控制温湿度，不需要人力检测，其测量速度、精度及可行度都得以保障，实现可远程监控、并尽可能节约人力资源的智能语音播报温度系统。 相关产品利用率高，设备简单，费用低，效果好。 3 国内外现状及水平 现代工业控制过程广泛应用了有播报功能的工作状态和故障状态报警装置。 它以直观、易懂、方便、准确的形式向操作者提供有关信息，使操作者能够更准确、快速地处理系统问题。 如：火车站信号自动语音播报系统可通过对多路信号进行检测采集，提供安全警示语音信息并播报，实现安全 操作提示及报警，国内对此项技术的要求趋向人性化，高效化，智能化。 采取的措施为不断完善传统呆板的录播式语音播报器，实现真正的智能化数字语音播报，根据不同的情况可以随时调整播报的语言及语音语调等。 温度传感方面，温度传感器在我国工业生产、国防工程、空间技术、冶金、电子、食品、医药和石油化工等部门的广泛应用和超导技术的研究都有光明的前景。 如 CN61M/KG3004B 矿用温度传感器，拥有操作方便、读数直观、工作可靠、体积小、重量轻、维修简便等特点，适于在煤矿、油田、化工等有爆炸危险的场所连续检测被测量对象的温度，并 且有信号输出功能，可与国内各种型号的煤矿善传统呆板的录播式语音播报器，实现真正的智能化数字语音播报，根据不同的情况可以随时调整播报的语言及语音语调等。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其对温湿度传感器的深入研究以及用法和用途，基于实用丶广泛和典型的原则，因此设计了本系统，在生产和生活中应用性都比较强。 本文利用单片机结合传感器技术和语音技术而开发设计了这一室内温湿度语音播报系统。 本设计不紧可以显示室内温湿度，而且还能实现温湿度语音播报，使其更人性化，操作方便，控制灵活。 随着科学技术的发展和电子设备智能化程度的提 高 一些电子产品除了使用传统的键盘和显示器件作为人机交互操作界面之外还借助于语音作为反馈信息以体现智能化和人性化设计本文以 AT89S51 单片机和语音芯片 ISD1760 为核心 设计了一种温度和湿度语音播报系统 完成了数据的实时播报 实现了测量过程的智能化和自动化 以适应各种对测量服务要求比较高的场合 .，因此设计了本系统，在生产和生活中应用性都比较强。 本文利用单片机结合传感器技术和语音技术而开发设计了这一室内温湿度语音播报系统。 本设计不紧可以显示室内温湿度，而且还能实现温湿度语音播报，使其更人性化，操作 方便，控制灵活。 4 第二章 设计方案 设计任务。 2当测量温湿度超过设定温湿度值时，启动报警模块报警。 ，误差 ≤177。 1℃ 原理框图 分析本题，根据设计要求我们确定了本系统的整体设计原理框图如图所示 电源模块 电源模块 方案：采用独立的稳压电源。 电源的稳压的特性较好，能够保证整个系统稳定工作。 温湿度传感器模块 方案： DS18B20 是美国达拉斯半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。 5 ①、 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。 ② 、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℃。 ③、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。 ④、工作电源 : ~（可以数据线寄生电源） ⑤ 、在使用中不需要任何外围元件 ⑥、 测量结果以 9~12 位数字量方式串行传送 ⑦ 、不锈钢保护管直径 Φ 6 ⑧ 、适用于 DN15~25, DN40~DN250 各种介质工业管道和狭小空间设备测温 ⑨、 标准安装螺纹 M10X1, , G1/2”任选 ⑩ 、 PVC 电缆直接出线或德式球型接线盒出线 ,便于与其它电器设备连接。 显示模块 方案：采用 LCD 显示屏进行显示。 LCD 显示屏是一种低压、微功耗的显示器件， 23伏就可以工作了，工作电流为几微安，这是其它显示器无法比较的，而且可以显示（除数字外）大量信息，显示曲线，字母，比传统的 LED 数码显示器的画面有提高。 虽然 LCD 显示器的价格比传统的 LED数码管要贵，但它的显示效果更好，也是当今的显示器不二选择，所以采用 LCD 作为显示器。 采用 LCD，更容易实现题目的要求，而且功能 兼容性高，只需将软件修改即可，可操作性强，易于度数，采用 LCD12864 四行十六字符的显示，能同时显示温湿度。 键盘控制模块 方案：独立式按键。 对于独立式按键来说，如果设置过多按键，虽然会占用较 6 多 I/O 口，给布线带来不便，此方案适用于按键较少的情况。 在本设计中所需要的控制点数的较少，只需要几个功能键，简便、易操作、成本低就成了首要考虑的因素。 所以此时，可采用独立式按键结构。 语音播报模块 方案：采用 ISD1420 为美国 ISD 公司出品的优质单片语音录放电路，由振荡器、语音存储单元、前置 放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。 一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。 录音内容存入永久存储单元，提供零功率信息存储，这个独一无二的方法是借助于美国 ISD 公司的专利 直接模拟存储技术 (DAST TM)实现的。 利用它，语音和音频信号被直接存储，以其原本的模拟形式进入 EEPROM 存储器 .直接模拟存储允许使用一种单片固体电路方法完成其原本语音的再现。 仅语音质量优胜，而且断电语音保护。 7 第三章 硬件设计 单片机模块 此次的毕业设计单片机的控 制湿最主要的核心部分，给出以相关的指令，按照用户的意愿执行相应的操作，这次选用是 ATMEL 公司生产的芯片 AT89S51,它的价格廉价 ,而且通用性比较强 ,很容易获取。 单片机介绍 CPU 即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作， CPU由运算器和控制器两部分电路组成。 微型计算机即单片机是因工业测控系统数字化，智能化的迫切需求而发展起来的。 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 STC89C51 使用经典的 MCS51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C51 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。 此系列单片机易于开发、使用灵活、而且体积小、抗干扰能力强，可以兼容种类众多的支持芯片、较为丰富的软件资源，可以工作于各种恶劣的条件下，工作稳定等特点。 考虑到本系统的需要以及本人对单片机的熟悉程度，因此本设计选用STC系列的 STC89C51 单片机作为本系统的 CPU。 由 STC89C51 单片机为核心的单片机最小 系统包括晶振电路和复位电路。 AT89C51 的管脚图如图所示： 8 AT89C51 的引脚功能 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口： P0口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电。 当 P1口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高 P1口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 P3 口： P3口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL门电流。 当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为高电平，并用 作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程 序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 单片机外围电路设计 本设计选用的 AT89C51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k 9 Bytes ISP(Insystem programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的 高密度、非易失性存储技术制造，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，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外， AT89C51 设计和配置了振荡频率 ，并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式。 AT89C51 单片机综合了微型处理器的基本功能。 当 AT89C51 芯片接到来自温度传感器的信号时，其内部程序将根据信号的类型进行处理，并且将处理的结果送到显示模块、报警模块、语音播报模块，发送控制信号控制各模块。 该模块在硬件设计方面，其外围电路提供能使之工作的晶振脉 冲、复位按键，四个 I/O 口分别用于外围设备连接。 单片机 AT89C51 硬件连接图如图 所示，其中 P0 接口外接上拉电阻以保证高低电平的准确性。 单片机 AT89C51 的 I/O 端口具体分配与下表 : 图 单片机与外围设备硬件连接图 10 表 AT89C51 的。