摘 要
温度控制器是一种提供温度显示、语音报温和报警的装置。基于89C51单片机设计，测温探头采用DS18B20数字温度传感器，测量现场温度，语音播放装置采用ISD1420语音芯片，实现语音定时报温和报警功能，使用7段码显示器显示当前温度，蜂鸣器提供报警功能。该装置可以实现上下位机通信，上位机设置报警温度，实现控温目的，并且根据下位机测量的温度绘出温度变化曲线。 关键字：单片机（89C51）； DS18B20； ISD1420； 7段码显示器； 蜂鸣器
Abstract
The temperature controller is a provide temperature display, voice alarm device for mild. Based on the 89 C51 single chip design, measurement temperature probe using digital temperature sensor DS18B20, measuring the temperature, speech broadcast device adopts ISD1420 voice chip, realize voice set times mild alarm functions, use 7 bit code disp
lay shows the current temperature buzzer, provide alarm function. This device can achieve a machine and communication, PC set alarm temperature, temperature control, and achieve purpose according to a machine.
Key word: SCM (89 C52)； DS18B20； ISD1420； 7 bit code displays； sounders
第一章 引 言
温度是许多领域控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。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得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精确度较高。它具有处理能力强，运行速度快，功耗低等优点。
本课题是设计一个温度控制系统。其原理是所测量的温度信号直接通过数字温度传感器检测到温度后，送到单片机中，单片机把检测的温度同上位机设定的温度进行比较，并显示在显示器上(如果温度高于设定值，语音提示且蜂鸣器报警),再由单片机将温度发送到上位机，绘制温度变化曲线，观察温度变化，根据控制策略给出温度设定值，从而构成温度控 制系统。
本设计的主要内容分为两部分：硬件部分和软件部分。硬件部分内容分为：电源电路的选择、单片机的选择用的是STC89C52RC单片机、数字温度传感器DS18B20、数码管的显示设计、报警电路的设计和语音芯片ISD1420等。软件部分分为：基于keil编译环境的单片机应用软件的编写与调试、基于java编译环境的上下位机的通信功能实现。
第一章为引言，粗略地介绍此次课设的主要内容。第二章为硬件系统设计，主要介绍硬件构成图和各硬件部分的功能，以及DS18B20、ISD1420、STC89C52RC、RS232的内部结构功能、硬件系统中对应芯片接线、工作方式以及初始化编程。另外，从LED显示器的设定的原理、编程进行详细的描述。第三章为软件系统设计，主要介绍各种参数、流程图以及代码。第四章为课程设计总结，主要包括心得体会、问题与解决和程序清单。
第二章 硬件系统设计
2.1 硬件系统
硬件系统原理图如图2-1-1所示：
图2-1-1 硬件系统原理图
温度控制器硬件系统由以下六个模块组成：单片机模块、温度传感器模块、语音模块、LED显示模块、RS232通讯模块、蜂鸣器模块。
2.1.1 单片机模块
kns单片机采用宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为控制器。STC89C52RC是一个超强抗干扰，高速， 低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051 单片机，12 时钟/ 机器周期和6 时钟/ 机器周期可任意选择，工作频率范围：0 - 40 MHz，相当于普通8051 的 0～80MHz.实际工作频率可达48MHz.，片上集成 1280 字节RAM，无需专用编程器。
单片机模块电路原理图如图2-1-2所示：
图2-1-2 单片机模块电路图
由图2-1-2所示的单片机模块，主要实现硬件系统中各个模块功能之间的相互协调，数据的处理，输出执行，报警设置等功能。其中包括时钟脉冲产生电路、单片机复位电路等。
2.1.2 温度传感器模块
温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量；弹性钢不需要外部元件，直接输出串行数据；可不需要外部电源，直接通过信号线供电，电源电压范围为3.3V波纹片成型机～5V；测温精度高，测温范围为：一55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范围内，精度为±O.5℃；测温分辨率高，当选用12位转换位数时，温度分辨率可达0．0625℃；
数字量的转换精度及转换时间可通过简单的编程来控制：9位精度的转换时间为93．75 ms：10位精度的转换时间187.5ms：12位精度的转换时间750ms；具有非易失性上、下限报警设定的功能，用户可方便地通过编程修改上、下限的数值；可通过报警搜索命令识别哪片DS18B20采集的温度超越上、下限。
DS18B20电路原理图如图2-1-3所示：
图2-1-3 DS18B20电路图
DS18B20测量的温度传送到单片机中，在数码管上显示，并与上位机进行通信，绘制温度变化曲线。
2.1.3 语音模块
语音部分采用ISD1420语音芯片。ISD1420芯片采用直接模拟存储技术，且录放音质极好，并有一定的混响效果；它的外围元件简单，仅需要简单的阻、容元件即可组成简单的录、放电路；单电源供电，典型电压+5V；待机时低功耗（0.5uA），放音电流15mA；放音时间20s，可扩充级联；可持续放音，也可分段录放，最小分段：20s/160段=0.125s段，可分段160段；录、放次数达10强度调制器万次；断电信息存储，无需后备电池，信息可存储100年；不需要专用的编程器及语音开发器；高优先级录音，低电平或下降沿放音。
ISD1420电路原理图如图2-1-4所示：
图2-1-4 ISD1420电路图
语音接口作为输出口时，主要用于报告运行状态、运行结果、提示系统操作过程及故障报
答等；作为输入时、则主要是语音的记录、语音库的建立和语音的识别。本设计中首先记录关于温度的一些语音，再根据测量温度定时报温。
2.1.4 LED显示模块
LED显示部分采用七段码显示器。DS18B20温度传感器测量现场温度，传送到单片机中，在数码管上显示。
LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。
LED电路原理图如图2-1-5所示：
图2-1-5 LED电路图
在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器。N门槛记位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮，暗。
LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示 LED动态显示方式。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。
2.1.5 RS232通讯模块
MAX232芯片具有功耗低、工作电源为单电源、外接电容仅为0.1uF或1uF、采用双列直插封装形式、接收器输出为三态TTL/CMOS、两路接收器和发送器等特点。
RS232电路原理图如图2-1-6所示：
图2-1-6 MAX232电路图
通过这个模块，我们可以实现温度控制器系统与计算机之间的串口通信，实现数据交换，
设置温度范围，绘制温度变化曲线。
2.1.6 蜂鸣器模块
蜂鸣器的正极性的一端联接到5V电源上面，另一端联接到三极管的集电极，三极管的基级由单片机的P2.3管脚来控制，当P2.3管脚为低时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。当P2.3管脚为高时，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。用户可以通过程序控制P2.3管脚的置低和置高来使蜂鸣器发出声音和关闭。
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