畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí): 專 業(yè)： 電子信息工程指導(dǎo)教師： 2010年6月25日智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 所在院(系): 電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)教師： 完成日期: 2010年6月17日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書電氣與信息工程 學(xué)院 電子信息工程 專業(yè) 班題 目 智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 任務(wù)起止日期： 2010 年 3月22日 2010年 6月 25日學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 教 師 教研室主任 年 月 日審查院 長 年 月 日批準(zhǔn)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題內(nèi)容目前室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)多種多樣，燃?xì)鉄崴?/p>

2、室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、地下水室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、可編程室內(nèi)自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)等。恒溫室內(nèi)環(huán)境不但給人類提供了良好的生活空間，也給很多類型的動(dòng)物、植物提供了最佳的生活空間。本課題采用電子信息技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成一個(gè)由微型計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理、記憶的智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)。課題任務(wù)要求1 認(rèn)真收集資料，了解、掌握自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)方面的專業(yè)知識(shí)，確定智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的實(shí)施方案，2 提出完成設(shè)計(jì)任務(wù)的原理及設(shè)計(jì)思路，并進(jìn)行方案優(yōu)化。3 作出開題報(bào)告. （文獻(xiàn)綜述）4 完成外文資料翻譯（一篇）。5 具體完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件各功能塊確定。6 硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。7 檢測系統(tǒng)與被測電量之間應(yīng)有足夠高的絕緣，保證安全。8

3、總體軟硬件聯(lián)控實(shí)現(xiàn)。9 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的撰寫。 課題完成后應(yīng)提交的資料（或圖表、設(shè)計(jì)圖紙）1、 畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告及實(shí)習(xí)反饋表2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書3、 開題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述）4、 參考文獻(xiàn)譯文及原文畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要參考文獻(xiàn)與外文翻譯文件（由指導(dǎo)教師選定）1 王家楨，王俊杰.傳感器與變送器m. 北京:清華大學(xué)出版社1996年2 羅四維.傳感器應(yīng)用電路m.北京:電子工業(yè)出版社,1993年.3 曾禹村，信號(hào)與系統(tǒng)m.北京:北京理工大學(xué)出版社，1992年4 周培森，自動(dòng)檢測與儀表m .北京:清華大學(xué)出版社,1987年5 何克思 李偉.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)m.北京:清華大學(xué)出版社,1998,4 6孫增圻

4、 張?jiān)倥d 鄧志東.智能控制理論與技術(shù)m.北京：清華大學(xué)出版社,1997.7潘新民,微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) m.北京：人民郵電出版社，1999.98徐愛鈞,智能化測量控制儀表原理與設(shè)計(jì)m，北京航空航天大學(xué)出版社，19999王秀玲,微型計(jì)算機(jī)a/d，d/a轉(zhuǎn)換技術(shù)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)m，清華大學(xué)出版社，198410張福學(xué)編，現(xiàn)代實(shí)用傳感器電路m中國計(jì)量出版社，199711沈兆軍;數(shù)字變頻空調(diào)智能控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)d;華東師范大學(xué);2006年12武衛(wèi)華;基于模糊自整定pid的溫控系統(tǒng)研究j;電子質(zhì)量;2003年05期13 nicholas h t, iii h .samulei, kim bthe op

5、timization ofdirectdigita frequency synthesizer performance in the presence of finite word lengtheffects, ieee proc42th afcs，1988同組設(shè)計(jì)者： 注：1. 此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。如不夠填寫，可另加頁。2. 此任務(wù)書最遲必須在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周下達(dá)給學(xué)生。3. 此任務(wù)書可從教務(wù)處網(wǎng)頁表格下載區(qū)下載二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表序號(hào)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）工 作 任 務(wù)工 作 進(jìn) 度 日 程 安 排周次12345678910111213141516171819

6、201資料收集及畢業(yè)實(shí)習(xí)2完成畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告確定畢業(yè)設(shè)計(jì)方案3完成開題報(bào)告、選擇硬件配置4畫出硬件接線圖及系統(tǒng)原理框圖5編寫設(shè)計(jì)說明書6外文文獻(xiàn)翻譯7.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文8完成畢業(yè)答辯掛圖9畢業(yè)答辯10 注：1. 此表由指導(dǎo)教師填寫；2. 此表每個(gè)學(xué)生人手一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)；3. 進(jìn)度安排請(qǐng)用“一”在相應(yīng)位置畫出。三、學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段任務(wù)情況檢查表時(shí)間第 一 階 段第 二 階 段第 三 階 段內(nèi)容組織紀(jì)律完成任務(wù)情況組織紀(jì)律完成任務(wù)情況組織紀(jì)律完成任務(wù)情況檢查記錄教師簽字簽字 日期簽字 日期簽字 日期 注：1. 此表應(yīng)由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫。階段分布由各學(xué)院自行決

7、定。2. “組織紀(jì)律”一檔應(yīng)按長沙理工大學(xué)學(xué)生學(xué)籍管理實(shí)施辦法精神，根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況，如實(shí)填寫。3. “完成任務(wù)情況”一檔應(yīng)按學(xué)生是否按進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫。包括優(yōu)點(diǎn)，存在的問題與建議4. 對(duì)違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對(duì)該生提出忠告并督促其完成。四、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）裝袋要求：1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）按以下排列順序印刷與裝訂成一本（撰寫規(guī)范見教務(wù)處網(wǎng)頁）。(1) 封面 (2) 扉 頁(3) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目錄 (7) 正文 (8) 參考文獻(xiàn)(9) 致謝 (10) 附錄（公式的推演、圖表、程序等）(11)

8、附件1：開題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述） (12) 附件2：譯文及原文影印件2. 需單獨(dú)裝訂的圖紙（設(shè)計(jì)類）按順序裝訂成一本。3. 修改稿（經(jīng)、管、文法類專業(yè)）按順序裝訂成一本。4.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績?cè)u(píng)定冊(cè)一份。5論文電子文檔由各學(xué)院收集保存。學(xué)生送交全部文件日期 學(xué)生（簽名） 指導(dǎo)教師驗(yàn)收（簽名） 智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要目前室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)多種多樣，燃?xì)鉄崴魇覂?nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、地下水室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、可編程室內(nèi)自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)等。恒溫室內(nèi)環(huán)境不但給人類提供了良好的生活空間，也給很多類型的動(dòng)物、植物提供了最佳的生活空間。本課題采用電子信息技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成一個(gè)由微型計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理、記憶的

9、智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)。本課題采用電子信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成一個(gè)由微型計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理、記憶的智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)。文中傳感器理論單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用熱敏電阻作為熱敏傳感器探測環(huán)境溫度的過程，以及實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過程。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以作為生物培養(yǎng)液溫度監(jiān)控系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。課題主要任務(wù)是完成環(huán)境溫度檢測，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)并通過計(jì)算機(jī)實(shí)施溫度監(jiān)控。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：溫度采集；avr；紅外發(fā)送接收；atmega16；報(bào)警系統(tǒng)；intellige

10、nt remote control thermostat system for indoor abstract variety of indoor temperature regulation system of the present, indoor gas heater thermostat system, groundwater system indoor thermostat, programmable room thermostat system. temperature indoor environment not only to provide a good human livi

11、ng space, butalso to many types of animals, plants provide the best living room. the subject of electronicinformation technology, micro-computer technology in design,composed of a micro-computer control and data processing, memory, intelligent remote control indoor temperature regulation system. the

12、 subject of electronic information technology, sensor technology, micro-computer technology in design, composed of a micro-computer control and data processing, memory, intelligent remote control indoor temperature regulation system. paper sensor combination of the practical application of theory of

13、 scm in detail about the use of thermistor temperature as a thermal sensor to detect the process, and the realization of the principle of thermoelectric conversion process. the design application of relatively strong, the design system can be used as biological medium temperature control system, a s

14、light modification can be done if the water heater temperature control system, laboratory temperature monitoring systems, etc. subjects completed the main task is to detect the ambient temperature, using single chip implementation of temperature control and temperature monitoring by computer.key wor

15、ds: temperature measurement；avr；infrared sending and receiving;atmega16.目 錄1 緒論.11.1 智能調(diào)溫系統(tǒng)的發(fā)展.21.2 課題的背景和來源.31.3 課題研究的內(nèi)容.42 智能調(diào)溫系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案.5 2.1 設(shè)計(jì)要求.5 2.2 各模塊方案選擇與論證.5 2.2.1 設(shè)計(jì)思路.5 2.2.2 控制模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.5 2.2.3 溫度采集模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.6 2.2.4 顯示模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.6 2.2.5 語音模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.7 2.2.6 鍵盤模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.7 2.2.7 電

16、源模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.82.2.8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.82.2.9 紅外遙控模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇.82.3系統(tǒng)各模塊的最終方案.83系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).12 3.1 整體電路的設(shè)計(jì).123.2 溫度采集下位機(jī)電路設(shè)計(jì).13 3.3鍵盤模塊電路設(shè)計(jì).14 3.4語音模塊硬件路設(shè)計(jì).143.5電源模塊硬件路設(shè)計(jì).15 3.6 控制電路的設(shè)計(jì).16 3.7 紅外發(fā)射與接收模塊.16 3.8 通信模塊的設(shè)計(jì).18 3.9 本章小結(jié).194系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).20 4.1 系統(tǒng)程序整體設(shè)計(jì).20 4.2下位機(jī)系統(tǒng)程序流程圖如4.1.20 4.3 上位機(jī)系統(tǒng)程序流程圖4.2214.4 單片機(jī)

17、串行通信程序的設(shè)計(jì).225系統(tǒng)調(diào)試與測量.245.1 測量儀器. 245.2 指標(biāo)測試和測試結(jié)果.245.2.1 溫度與輸入電壓值的測試.245.2.2 max141模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓的測試.245.3 結(jié)論.256 設(shè)計(jì)總結(jié).26參考文獻(xiàn).27致謝.28附錄a電子元器件明細(xì)表.29附錄b系統(tǒng)整體原理圖.30附錄c 部分程序清單.311 緒 論目前室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)多種多樣，燃?xì)鉄崴魇覂?nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、地下水室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)、可編程室內(nèi)自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)等。恒溫室內(nèi)環(huán)境不但給人類提供了良好的生活空間，也給很多類型的動(dòng)物、植物提供了最佳的生活空間。本課題采用電子信息技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成一個(gè)由微型計(jì)

18、算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理、記憶的智能遙控室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括溫度傳感器，輸出控制模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊，溫度顯示模塊和溫度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路、紅外接收、語音播報(bào)七個(gè)部分。整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度監(jiān)控，完成了課題所對(duì)應(yīng)的要求本溫度監(jiān)控系統(tǒng)由8位avr型單片機(jī)為主控制器，以高精度ad590為溫度傳感器，通過16位ad max1415轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量供單片機(jī)分析處理；然后單片機(jī)通過軟件分析計(jì)算后將溫度值通過12864液晶顯示，通過isd1720語音芯片進(jìn)行播報(bào)，同時(shí)將分析的數(shù)值通過射頻模塊發(fā)送出去，方便人們進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。該系統(tǒng)能夠精確測量0.1攝氏度以內(nèi)的溫度，該系統(tǒng)同時(shí)設(shè)有可通過紅外遙控設(shè)定報(bào)警上線和下線值

19、模塊，語音播報(bào)更具人性化，液晶界面友好，還可以擴(kuò)展功能，是理想的溫度監(jiān)控報(bào)警的設(shè)計(jì)方案。1.1 智能室內(nèi)調(diào)溫系統(tǒng)的發(fā)展溫度是表征物體冷熱程度的物理量，它在工業(yè)自動(dòng)化、家用電器、環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和汽車工業(yè)等行業(yè)中都是基本的檢測參數(shù)之一。溫度是溫度監(jiān)控系統(tǒng)中最基本、最為核心的衡量指標(biāo)，也是測溫系統(tǒng)中最為重要的被控參數(shù)，因此對(duì)溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測一直是一個(gè)重要的研究課題。因此，測量溫度的儀器在測溫系統(tǒng)中占有至關(guān)重要的地位。國家標(biāo)準(zhǔn)gb7665一87對(duì)傳感器(sensor)下的定義是:“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，能

20、感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。而溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段:(1) 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)，主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換;(2) 模擬集成溫度傳感器/控制器;(3) 智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式想數(shù)字式、集成化向智能化網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。溫度傳感器按傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式可分為兩大類:一類是

21、接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器。接觸式度傳感器的測溫元件與被測對(duì)象要有良好的熱接觸，通過熱傳導(dǎo)及對(duì)流理達(dá)到熱平衡，顯示值即為被測對(duì)象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的、熱容量比較小的及對(duì)感溫元件有腐蝕作用的對(duì)象，這種方法將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測溫的測溫元件與被測對(duì)象互不接觸2。常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特點(diǎn)是可測量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可測量溫度場的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)(ate)的結(jié)晶

22、。目前，國際上己開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。隨著科技的不斷發(fā)展，智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢:(1)提高測溫精度和分辨力;(2)增加測試功能。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通的方向發(fā)展，這為研制和開發(fā)多路溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)溫度檢測技術(shù)的要求也愈來愈高，各國專家都在有針對(duì)性地研究各種特殊而實(shí)用的測溫技術(shù)，并取得了重大進(jìn)展。1.2 課題的背景和來源溫度是人們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|最多的物理量，人們的日常生活、動(dòng)植物的生存繁衍和周圍環(huán)境

23、的溫度息息相關(guān)，石油、化工、冶金、紡織、機(jī)械制造、航空航天、制藥、煙草、檔案保管、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域?qū)囟纫灿兄^高的要求。例如:印刷車間的溫度控制水平對(duì)印刷質(zhì)量有很大的影響;為防止庫存武器彈藥、金屬材料等物品霉?fàn)€、生銹，必須保持環(huán)境溫度不能過高和干燥;而水果、種子、肉類等的保存也需要保證一定的溫度;在礦山、棉麻、塑料、食品生產(chǎn)加工等企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中，如果空氣溫度不適應(yīng)，極易發(fā)生不良反應(yīng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多新興產(chǎn)業(yè)對(duì)環(huán)境提出了更高的要求:制造大規(guī)模集成電路需要極高的空氣潔凈度，生物化學(xué)制藥需要精確的溫度控制。因此，對(duì)溫度的監(jiān)測和控制己成為生產(chǎn)過程中非常重要的技術(shù)要求。目前，溫度傳感器已廣泛應(yīng)

24、用于氣象、農(nóng)林、冶金、化工、紡織、食品、家用電器、交通等許多領(lǐng)域。溫度技術(shù)被廣泛應(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)和生活當(dāng)中，傳感器無疑是測量系統(tǒng)中重要的組成部分。但是伴隨傳感器而來的是大量的數(shù)據(jù)線纜。眾多的線纜不僅帶來布線復(fù)雜的不便，而且存在著短路、斷線隱患，成本高、易老化，錯(cuò)綜復(fù)雜的線路還給系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)增加了難度。同時(shí)對(duì)于一些臨時(shí)使用的傳感器，搭接線纜十分不便。因此，尋找一種便捷的、能夠滿足數(shù)據(jù)通信要求的無線通信技術(shù)，以解除線纜搭接復(fù)雜的困擾，成為一個(gè)函需解決的問題。無線通信技術(shù)與有線通信技術(shù)相比，有成本低、攜帶方便、不必穿墻鉆孔布線、搭建網(wǎng)絡(luò)簡單快捷等優(yōu)點(diǎn)。特別是在有線網(wǎng)絡(luò)不通暢或現(xiàn)場環(huán)境因素受限

25、不便架設(shè)線路的情況下，使用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸顯得更加實(shí)用、高效、快捷。1.3 課題研究的內(nèi)容本課題所研究的溫度采集系統(tǒng)是微電子技術(shù)在溫度測量方面的一個(gè)具體應(yīng)用。該系統(tǒng)主要研究內(nèi)容包括以下幾方面:(1)選用溫度傳感器時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，信號(hào)易于處理、傳送，便于多路測量，安裝方便，維護(hù)簡單，環(huán)境溫度補(bǔ)償容易的器件。(2)在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)，應(yīng)盡量使用各種總線技術(shù)，以節(jié)約系統(tǒng)有限的i/o資源，并使系統(tǒng)電路盡量簡單。(3)在硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)時(shí)，一定要增加抗干擾措施，提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(4)軟件設(shè)計(jì)必須要有完善

26、的思路，要充分考慮到各傳感器時(shí)序，做到程序簡單，調(diào)試方便。2 智能調(diào)溫系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)要求 1.12864液晶顯示：在條文運(yùn)行過程中有顯示界面提示欲行的狀態(tài)。2.紅外通訊：遙控器和調(diào)溫系統(tǒng)之間采用紅外通訊。3.鍵盤：控制面板上有三個(gè)按鍵。一個(gè)功能鍵，另兩個(gè)分別是增加鍵和減少鍵。4 溫度設(shè)置：通過以上三個(gè)按鍵或者紅外遙控可以設(shè)置16檔的調(diào)溫運(yùn)行。5.語音播報(bào)：語音報(bào)警。2.2 各模塊方案選擇和論證2.2.1 設(shè)計(jì)思路題目的大部分要求還是在發(fā)揮部分，要做到滿足題目要求的同時(shí)有大較大的創(chuàng)新點(diǎn)。因此我們加入了無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，和語音報(bào)警模塊，和溫度上升過程記錄且繪制過程曲線。所以總

27、共包括以下部分：溫度采集，菜單顯示，無線收發(fā)，語音報(bào)警，紅外收發(fā)，溫度記錄。這么大的工程量，為求的系統(tǒng)的穩(wěn)定，且有較大的靈活性，我們采用了5片avr，一片atmega16作為主機(jī)，他接收無線發(fā)來的ad值和紅外發(fā)來的按鍵代碼值，予以處理；控制語音模塊實(shí)現(xiàn)報(bào)警和實(shí)時(shí)溫度讀數(shù)；將溫度數(shù)據(jù)記錄到片里eprom，實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控。由于每一個(gè)溫度計(jì)之間有一定的誤差，為適應(yīng)這一點(diǎn)，我們?cè)黾恿诉m應(yīng)性操作，就是用系統(tǒng)自動(dòng)記錄當(dāng)前ad值，人工輸入當(dāng)前的溫度值，且系統(tǒng)將記錄到eprom里，實(shí)現(xiàn)一張簡單的表，我們只要記錄10 個(gè)就可以了，十分方便。當(dāng)eprom記滿了，將不在寫入，直到有擦除溫度記錄命令為止。同時(shí)為增加系統(tǒng)

28、絕對(duì)可控性，增加了矩陣鍵盤。在調(diào)試時(shí)可作為標(biāo)志鍵使用，對(duì)調(diào)試程序很方便。2.2.2 控制器模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇 題目任務(wù)是制作一個(gè)基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，所以我們首選單片機(jī)，單片機(jī)足以。單片機(jī)是集成了cpu、rom、ram、和i/o口的微型計(jì)算機(jī)。有很強(qiáng)的接口性能，此系統(tǒng)和外圍接口芯片比較多，選單片機(jī)作為主控器是明智的，單片機(jī)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編程的餓實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低，體積小，技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。用于本系統(tǒng)外圍接口比較多微秒采用雙cpu為主控器，分別對(duì)其他各個(gè)模塊進(jìn)行檢測和控制，這樣減輕了單個(gè)cpu的負(fù)擔(dān)，提

29、高了系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)通過cpu之間的分段相互控制，減少了外圍設(shè)備。由atmega8采集溫度傳感器通過ad轉(zhuǎn)換傳來的數(shù)據(jù)。2.2.3 溫度采集模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一:用熱電偶測溫優(yōu)點(diǎn)是測溫范圍寬，缺點(diǎn)是電動(dòng)勢低，對(duì)運(yùn)放的要求高，重要的是熱電偶測溫需要冷端溫度補(bǔ)償，來消除冷端溫度變化所產(chǎn)生的影響，對(duì)于本電路補(bǔ)償溫度要求精度很高，且準(zhǔn)確，否則會(huì)給系統(tǒng)帶來反所用，而且成本高，操作復(fù)雜。方案二:利用熱敏電阻作為溫度傳感器。ntc 熱敏電阻阻值隨溫度的變化符合指數(shù)規(guī)律,其最大的缺點(diǎn)也在于它的非線性阻值分散性大復(fù)現(xiàn)性差,一般需要經(jīng)過線性化處理, 使輸出電壓與溫度之間基木上成線性關(guān)系。ntc 熱敏電

30、阻溫度傳感器的一致性和互換性較差。其次是老化較快。方案三:利用數(shù)字溫度傳感器，18b20，測量溫度范圍為- 55 + 125 ,在- 10 + 85 范圍內(nèi),精度為0.5 .ds1822 的精度較差,為2 .不符合本系統(tǒng)要求。方案四:利用集成溫度傳感器，當(dāng)電源電壓在515之間變化時(shí)，其輸出電流的變化小于1ua，當(dāng)被測溫度一定時(shí)流過ad590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，其靈敏度為1ua/k。在其適用溫區(qū)范圍內(nèi)具有靈敏度高、線性好、功能全和使用簡單方便。無論電壓輸出、電流輸出還是頻率輸出都適合于與微機(jī)。綜上所述，方案四適合本設(shè)計(jì)要求。由于本系統(tǒng)要求誤差0.1攝氏度；所以選用高精度的ad進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，

31、綜合考慮選用max1416，max1416低功耗、2通道、串行輸出模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)使用一個(gè)具有數(shù)字濾波器的-調(diào)制器，分辨率達(dá)16位，無失碼。在采用雙極性測量條件下，且可編程增益設(shè)定為2，in-端直接接到2.5v基準(zhǔn)電壓端，則可計(jì)算1的對(duì)應(yīng)ad范圍： data=102/250032767=262.3理論上可達(dá)到0.0038的精度，這對(duì)于0.1的精度來說是完全夠了。所以我們選擇方案四。2.2.4 顯示模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇之所以我選擇12864液晶顯示器：1精確及時(shí)還原所需信息。液晶顯示器采用的是直接數(shù)碼尋址的顯示方式，它能夠?qū)@卡輸出的視頻信號(hào)經(jīng)過ad轉(zhuǎn)換之后，根據(jù)信號(hào)電平中的地址信號(hào)，直接

32、將視頻信號(hào)一一對(duì)應(yīng)的在屏幕上的液晶像素上顯示出來。2、顯示字符銳利。畫面穩(wěn)定不閃爍。液晶顯示獨(dú)特的顯示原理決定了其屏幕上各個(gè)像素發(fā)光均勻，而且紅綠藍(lán)三基色像素緊密排列，視頻信號(hào)直接送到像素背后的以驅(qū)動(dòng)像素發(fā)光。 3、屏幕調(diào)節(jié)方便。液晶顯示器的直接尋址顯示方式，使得液晶顯示器的屏幕調(diào)節(jié)不需要太多的幾何調(diào)節(jié)和線性調(diào)節(jié)以及顯示內(nèi)容的位置調(diào)節(jié)。2.2.5 語音模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一：采用apr9600系列語音錄放芯片，繼美國isd公司以后采用模擬存儲(chǔ)技術(shù)的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕斷電、可反復(fù)錄放的新型語音電路，單片電路可錄放32-60秒，串行控制時(shí)可分256段以上，并行控制時(shí)最大可分8段。但不

33、能用軟件實(shí)施控制播放音，所以不適合在數(shù)字播音的場合使用。方案二：采用isd1700系列語音芯片，isd1720華邦 isd 公司 2007 年新推出的單片優(yōu)質(zhì)語音錄放電路，該芯片 提供多項(xiàng)新功能，包括內(nèi)置專利的多信息管理系統(tǒng)，新信息提示（ valert ） , 雙運(yùn)作模式（獨(dú)立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片內(nèi)部 包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。優(yōu)點(diǎn)是是可錄、放音十萬次，存儲(chǔ)內(nèi)容可以斷電保留一百年，兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式?？商幚矶噙_(dá)255 段以上信息有豐富多樣的工作狀態(tài)提示多種采樣頻率對(duì)應(yīng)多種

34、錄放時(shí)間。isd1700錄音區(qū)的存儲(chǔ)地址為 0x00100x00ff；真正錄音去范圍t=0x00ff-0x0010+1=240 位錄音時(shí)間可達(dá)20秒，通過軟件控制可進(jìn)行分段錄音，分段播放，本系統(tǒng)只是用來播簡單的語音，容量不算大，操作方便。若想增加功能可進(jìn)行用isd1700的其他語音芯片，如isd1760錄音時(shí)間可達(dá)60秒。isd1720的接口為標(biāo)準(zhǔn)spi接口，avr atmega16 單片機(jī)自帶spi接口，接口電路簡單，軟件易于實(shí)現(xiàn)。綜上所述語音播報(bào)模塊 我們選擇isd1720。2.2.6 鍵盤模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇 本系統(tǒng)鍵盤主要用來設(shè)置上限下限溫度，進(jìn)行語音播報(bào)，12864 菜單鍵盤 ，數(shù)

35、據(jù)輸入按鈕。方案一：利用8個(gè)獨(dú)立按鍵 直接和單片機(jī)連接的方式。缺點(diǎn)是占i/o口太多，而且按鍵數(shù)太少。方案二：利用4*4矩陣鍵盤。采用逐行逐列掃描的方法。優(yōu)點(diǎn)占8個(gè)i/o,可進(jìn)行16個(gè)按鍵的設(shè)置，完全達(dá)到設(shè)計(jì)的需求。綜上所述：方案二按鍵豐富 占i/o口又少，操作簡單 ，所以選擇方案二。2.2.7 電源模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇 系統(tǒng)需要多個(gè)電源，單片機(jī)使用2.7-5v電壓，語音模塊是2.45.5v，液晶需要35v。綜合可知電源設(shè)置5v即可。方案一：采用升壓型穩(wěn)壓電路。用兩片mc34063芯片分別將3v的電池電壓進(jìn)行直流斬波調(diào)壓，得到5v穩(wěn)壓的輸出。只需要使用兩節(jié)電池，既節(jié)省了電池，又減少了系統(tǒng)體積重

36、量， 但該系統(tǒng)供電電流小，供電時(shí)間短，無法使用相對(duì)龐大的的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作。方案二：采用三段穩(wěn)壓集成7805得到穩(wěn)定電壓，利用此方法方便簡單，工作穩(wěn)定可靠。綜上所述，選擇方案二，采用三端穩(wěn)壓器電路。2.2.8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇要記錄的數(shù)據(jù)包括10個(gè)ad值和10個(gè)溫度值，總共要40字節(jié)，記錄存儲(chǔ)溫度值還有216字節(jié)的空間，因此采用單片機(jī)里集成已經(jīng)夠用了。2.2.9 紅外遙控模塊設(shè)計(jì)方案論證與選擇方案一：用2262和2272夠成紅外遙控器。專用的紅外發(fā)射為2262ir型，才，但是發(fā)現(xiàn)用這兩組組合的效果并不是很好，且數(shù)據(jù)傳輸效果也不理想，自主性不高。方案二：用單片機(jī)自己編碼和解碼，采用a8

37、的ctc產(chǎn)生38khz載波，準(zhǔn)確度好，在用另一a8的捕獲口作為接收口。效果很理想。綜上所述才用單片機(jī)編碼和解碼。2.3系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過仔細(xì)分析和論證，決定了各模塊的最終方案如下。（1） 控制模塊：采用atmega8 和atmega16雙cpu控制；（2） 電源模塊：采用三端穩(wěn)壓電路。（3） 溫度采集模塊：采用高精度集成傳感器ad590。ad采用max1416。（4） 鍵盤模塊：采用矩陣式鍵盤。（5） 顯示模塊：采用點(diǎn)陣式12864 液晶顯示。（6） 語音模塊：采用isd1720語音芯片。（7） 紅外部分模塊：采用單片機(jī)解碼和譯碼。系統(tǒng)基本框圖如圖2.1所示：ad590采集溫度電壓緩沖

38、 2.5v電壓基準(zhǔn)max1416進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換atmega8無線發(fā)射模塊atmega16 矩陣鍵盤 語音模塊isd170012864 液晶顯示 電源和復(fù)位 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊atmega88無線接收模塊atmega8紅外接收atmega8紅外發(fā)射鍵 盤圖2.1 溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)方框圖單片機(jī)atmega8主要采集ad590傳來的數(shù)據(jù)，然后通過一串口通信將數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算的數(shù)據(jù)傳送給atmega16，同時(shí)atmega8將采集分析的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送出去，可用來遠(yuǎn)程監(jiān)控。atmega16主要用來讀取鍵盤的值，然后進(jìn)行分析控制類型 ，將相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)通過液晶顯示和語音芯片播報(bào)，atmega16還將atme

39、ga8采集來的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析和轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)顯示在液晶上，同時(shí)當(dāng)播報(bào)按鍵按下后，其控制isd1720播報(bào)語音。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 整體電路的設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)的電路原理圖如圖3.1所示，它是由電源模塊，溫度采集模塊，主控單元以及通信模塊組成。圖3.1 溫度采集系統(tǒng)的電路原理圖3.2溫度采集下位機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖2.1.1 所示 ad590將溫度變化成對(duì)應(yīng)的電流，經(jīng)10k電阻后，在電阻兩端產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電壓，溫度每變化1，相應(yīng)電阻兩端電壓變化10mv。將它經(jīng)過運(yùn)放緩沖后，輸入到max1416，經(jīng)行ad轉(zhuǎn)換，換算成對(duì)應(yīng)的數(shù)字。再通過無線模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。 圖3.2 ad590傳感器采集

40、和ad1516接口電路 由于ad590是電流型集成傳感器，溫度變化 其電流值也隨著變化，采集的電流和將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào),然后max1516差分輸入，max1516采用外部基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)，由于內(nèi)部有可編程增益放大器(pga)，提供1至128倍增益，pga用軟件設(shè)計(jì)為2 ，所以實(shí)際和基準(zhǔn)電壓比較的值為。= *r 為ad590輸出的電流變化r為10k=（-2.5）*2為ad590經(jīng)10k電阻轉(zhuǎn)換來的電壓如果ad轉(zhuǎn)換值則：=(2.5*)/327683.3鍵盤模塊電路設(shè)計(jì) 一般來說，鍵盤有兩種接口方式：獨(dú)立式和行列式。獨(dú)立式是指將每個(gè)按鍵一一對(duì)應(yīng)地接到單片機(jī)的輸入口線上。每一個(gè)鍵的狀態(tài)通過讀入鍵值的

41、高低電平來區(qū)分。但當(dāng)按鍵數(shù)目較多時(shí)，獨(dú)立式鍵盤方式將大量占用單片機(jī)的i/o線，通常的辦法是采用行列式鍵盤。行列式鍵盤也稱矩陣式鍵盤，一般應(yīng)用在按鍵較多的系統(tǒng)之中。行列式鍵盤通過i/o線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行、列的交叉點(diǎn)上，按鍵的作用只是使相應(yīng)接點(diǎn)接通或斷開，在相應(yīng)程序配合下也可產(chǎn)生被按鍵的鍵碼。其硬件電路極為簡單，故能廣泛用于微型計(jì)算機(jī)中。如圖3.3所示。一個(gè)4x4的行列結(jié)構(gòu)可組成16個(gè)鍵的鍵盤。這樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)的資源有限時(shí)，可以節(jié)省大量的i/o口線。 圖3.3 4x4矩陣鍵盤3.4語音模塊硬件路設(shè)計(jì) 此模塊選用isd1700 語音芯片，此芯片內(nèi)部包含有自動(dòng)增益控制、麥克風(fēng)前置擴(kuò)大器、

42、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)線路、振蕩器與內(nèi)存等的全方位整合系統(tǒng)功能。 兩種控制方式，兩種錄音輸入方式，兩種放音輸出方式音質(zhì)好，電壓范圍寬，應(yīng)用靈活，可進(jìn)行軟件控制語音芯片的錄制 播放，此芯片的用兩種工作方式，按鍵工作方式和spi工作方式，兩者互不干擾，單片機(jī)可以通過自帶的spi接口將指令和數(shù)據(jù)寫到單片機(jī)中，芯片最大可以錄制255段語音。如圖圖3.4 isd1700語音芯片電路isd1700 的獨(dú)立按鍵工作模式錄放電路非常簡單（如圖3.4），而且功能強(qiáng)大。不僅有錄、放功能，還有快進(jìn)、擦除、音量控制、直通放音和復(fù)位等功能。這些功能僅僅通過按鍵就可完成。在按鍵模式工作時(shí)，芯片可以通過/led 管腳給出信號(hào)來提示芯片

43、的工作狀態(tài)，并且伴隨有提示音，用戶也可自定4 種提示音效。音頻輸入方式有兩種 第一種是 通過外接到 引腳10 (mic+) 引腳11（mic-）麥克風(fēng) ，還可以通過外接引腳9 使用時(shí)需要一個(gè)交流耦合電容（值為0.1uf），并且輸入信號(hào)的幅值不能超出1.0vpp。音頻輸出用三極管來驅(qū)動(dòng)的。注意在用單線錄音時(shí)，要和芯片共地，否則會(huì)干擾很大。3.5電源模塊硬件路設(shè)計(jì)根據(jù)單片機(jī)atmega 及其接口電路電源的要求，需要5v的穩(wěn)定電源。各部分的工作電流的大小，估計(jì)總電流在350ma左右。按此計(jì)算：p=5v350ma=1.75w考慮到預(yù)留一定的功率裕量，故采用功率為5w，副線圈輸出電壓為9v的變壓器。變壓

44、器副線圈為單匝線圈，故變壓器降壓后整流電路采用橋式整流電路。整流后用電解電容濾除100hz的紋波，再用三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓并用小容量電容慮除高頻紋波后得到系統(tǒng)所需電源。其電路原理如圖3.5所示。圖3.5系統(tǒng)電源電路3.6控制電路的設(shè)計(jì)用于本系統(tǒng)外圍接口比較多微秒采用雙cpu為主控器，這樣減輕了單個(gè)cpu的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)通過cpu之間的分段相互控制，減少了外圍設(shè)備。由atmega8采集溫度傳感器通過ad轉(zhuǎn)換傳來的數(shù)據(jù)，atmega16，用來驅(qū)動(dòng)液晶，采集鍵盤的數(shù)值，控制isd1700語音芯片的發(fā)聲。atmega16的最小系統(tǒng)就外圍電路（如圖3.6）圖3.6 atmega16的

45、最小系統(tǒng)及外圍電路3.7 紅外發(fā)射與接收模塊 本系統(tǒng)采用atmega8為發(fā)射與接收，硬件設(shè)計(jì)十分簡單，發(fā)射部分采用四級(jí)1.2v電池供電。接收部分的電源由主機(jī)供給。圖3.7 發(fā)射部分電路圖圖3.8 接收部分電路3.8 通信模塊的設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)rs232信號(hào)的電平和單片機(jī)串口信號(hào)的電平不一致，必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換，在此使用的集成電平轉(zhuǎn)換芯片max232為rs232ttl電平轉(zhuǎn)換芯片。它只使用單5v為其工作，可完成rs-232電平與ttl電平之間的轉(zhuǎn)換。中央處理器cpu和外界的信息交換稱為通信。全雙工的串行通信僅需一根發(fā)送線和一根接受線，半雙工串行通信用一根線發(fā)送或接收，串行通信適合于遠(yuǎn)距離通信

46、，雖然速度慢，但成本可以大為降低。串行通信有兩種基本方式：異步通信方式和同步通信方式。異步通信方式是按字符傳送的，字符的前面有一個(gè)起始位（0），后面有一個(gè)停止位（1），這是一種起止式的通信方式，字符之間沒有固定的間隔長度。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送的可靠性較高，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，缺點(diǎn)是通信效率比較低。rs-232通信硬件電路圖如圖3.5所示圖3.9 rs-232通信硬件電路圖3.9 本章小結(jié)單片機(jī)atmega8主要采集ad590 傳來的數(shù)據(jù)，然后通過一串口通信將數(shù)據(jù)采集分析計(jì)算的數(shù)據(jù)傳送給atmega16，同時(shí)atmega8將采集分析的數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送出去，可用來遠(yuǎn)程監(jiān)控。atmega16主要用來讀取鍵盤的值，然后進(jìn)行分析控制類型 ，將相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)通過液晶顯示和語音芯片播報(bào)，atm