畢業(yè)設(shè)計方案-單片機(jī)的語音溫度報警的設(shè)計方案

1、基于單片機(jī)的語音溫度報警的設(shè)計摘要隨著電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，單片機(jī)對電子行業(yè)的更新與發(fā)展起了很大的作用。因此，單片機(jī)控制系統(tǒng)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。各種該類別的系統(tǒng)與電子產(chǎn)品也層出不窮地出現(xiàn)在生活中各個生產(chǎn)和民用行業(yè)方面。采用單片機(jī)來控制溫度的問題越來越受到人們的關(guān)注?，F(xiàn)如今，高品質(zhì)的單片機(jī)器件為語音測溫系統(tǒng)的設(shè)計與發(fā)展提供了便利的條件，具有極其廣闊的發(fā)展空間?；趩纹瑱C(jī)的語音報溫系統(tǒng)的研究是基于對溫度傳感器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、語音芯片及顯示系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。本課題設(shè)計一小型基于單片機(jī)的語音報溫系統(tǒng)，方便人們在多種環(huán)境下對溫度的檢測和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：溫度傳感器、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換、語音系統(tǒng)、單片機(jī)

2、、實(shí)時時鐘ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectronictechnology,updateanddevelopmentofsinglechipmicrocomputerontheelectronicsindustryhasplayedabigrole.Therefore,single-chipmicrocomputercontrolsystemwithrapiddevelopment.Endlessstreamofvarioussystemsandelectronicproductsinthatcategoryalsoappearintheproduct

3、ionandcivilianindustryaspectsinlife.Problemswithusingsingle-chipmicrocomputertocontroltemperaturemoreandmorepeoplesattention.Today,high-qualitysingle-chipdevicesforspeechfacilitatethedesignanddevelopmentoftemperaturemeasurementsystemofconditions,withextremelybroadspacefordevelopment.Speechreportedte

4、mperaturebasedonsingle-chipcomputersystemfortemperaturesensor,A/Disbasedonanalog-digitalconversion,MCU,voicechipsanddisplaysthecomprehensiveapplicationofthesystem.Thesubjectdesignasmallvoicereportedtemperaturebasedonsinglechipmicrocomputersystemtofacilitatedetectionandapplicationoftemperatureinawide

5、rangeofenvironments.【KEYWORD】:monolithictemperaturesensors,ADC,voicesystem,singlechipmicrocomputer,realtimeclock /26 #/26目錄引言1一、總體設(shè)計思想及系統(tǒng)框圖1二、硬件設(shè)計2一）89C51單片機(jī)2二）溫度采集系統(tǒng)51、溫度傳感器的介紹52、溫度采集與主控制89C51的設(shè)計53、DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)6三）信號放大及A/D轉(zhuǎn)換器71、信號放大器的介紹72、A/D轉(zhuǎn)換器7四）語音錄放系統(tǒng)81、主要特性82、功能描述93、管腳描述9五）電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計111、實(shí)時時鐘的簡

6、介112、DS12C887時鐘芯片的介紹113、DS12C887性能特點(diǎn)124、寄存器及內(nèi)部RAM的功能12六）時鐘鍵盤、顯示器與89C51接口設(shè)計14三、軟件部分的設(shè)計15一）主流程圖15二）A/D轉(zhuǎn)換及信號識別的程序設(shè)計16三）語音報警的程序設(shè)計17總結(jié)21附錄22參考文獻(xiàn)23致謝24 /26 /26引言一）傳感器的發(fā)展及其地位目前傳感器技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療診斷、軍事科研、航空航天、現(xiàn)代辦公設(shè)備、智能樓宇和家用電器等領(lǐng)域，是構(gòu)成現(xiàn)代信息系統(tǒng)的重要組成部分。在基礎(chǔ)科學(xué)研究中，傳感器更有突出的地位，包括宏觀上的茫茫宇宙、微觀上的

7、粒子世界、長時間的天體演化、短暫的時間反應(yīng)、超咼溫、超低溫、超咼壓、超咼真空、超強(qiáng)磁場、弱磁場等極端技術(shù)研究。由此可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)推動社會進(jìn)步方面的重要作用是十分明顯的。二）語音測溫系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r近年來，隨著人們生活水平的提高，高效與安全越來越被人們重視。語音測溫系統(tǒng)的開發(fā)與研究是近幾年新興的科研成果及應(yīng)用，它的語音報警大量滿足了工業(yè)安全生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ畹募皶r性、可靠性與普遍性。多通道紅外溫度報警系統(tǒng)曾應(yīng)用于抗非典時期的各個交通部門，確保了我國的交通運(yùn)輸在特殊情況下的正常運(yùn)作；分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)是近幾年發(fā)展起來的一種用于實(shí)時測量空間溫度場分布的高新技術(shù)，曾應(yīng)用于監(jiān)測三峽大壩混凝

8、土溫度場對大壩進(jìn)行溫度控制，減小壩體溫度梯度，防止裂縫，確保了大壩安全。各種語音芯片的產(chǎn)品也層出不窮，電子語音保溫杯，電力系統(tǒng)開關(guān)柜語音報警系統(tǒng)等等?？梢?，測溫系統(tǒng)與語音播報系統(tǒng)的綜合應(yīng)用有著極為廣泛的發(fā)展前景，并能夠在工業(yè)生產(chǎn)，生活學(xué)習(xí)，旅游交通等各個方面發(fā)揮著重要的作用。三）課題主要研究內(nèi)容本題目是設(shè)計一個基于單片機(jī)的語音報溫系統(tǒng)，用以對一個溫度范圍進(jìn)行安全控制，精度為0.5攝氏度，誤差為土0.5C，要具有較好的快速性與準(zhǔn)確性，具有十進(jìn)制數(shù)顯示所測量溫度及語音報警等功能。例如，水溫在45攝氏度到75攝氏度之間為正常，當(dāng)溫度低于45攝氏度時語音報溫“溫度過低”并用顯示器顯示具體數(shù)值，當(dāng)溫度高

9、于75攝氏度時，報溫“溫度過高”并顯示具體數(shù)值。為增強(qiáng)設(shè)計的多元化和實(shí)用性，另增加一個電子日歷時鐘系統(tǒng)，用24小時制顯示年、月、日、時、分、秒等。一、總體設(shè)計思想及系統(tǒng)框圖本設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由信號采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、語音播報系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)幾部分構(gòu)成。系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如下圖1.1所示?？傮w設(shè)計思想為：系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，將溫度傳感器采集到的溫度信號送到放大器進(jìn)行放大后，送入A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再送至AT89C51單片機(jī)進(jìn)行處理，當(dāng)溫度不在規(guī)定的范圍內(nèi)時，語音播報系統(tǒng)將會收到信息進(jìn)行報警，同時顯示系統(tǒng)顯示其溫度。圖1.1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖二、硬件設(shè)計一）89C5

10、1單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其主要特性為：8031CPU與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程FLASH存儲器（壽命：1000寫/擦循環(huán)全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz三級程

11、序存儲器保密鎖定128*8位內(nèi)部RAM32條可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路MCS-51系列單片機(jī)采用40個引腳的雙列直插封裝方式，引腳如圖2.1所示，包括2個電源引腳、2個時鐘引腳、4個控制引腳、32個I/O接口。P1.0gP1.1PO.OP1.2PflIP1.3P0.2P14M3P1.5PCUPl.6IF0.5P17士P0.-6KSTVpd豈P0.7E九P31VXDPROGP3.2INTOP5ENP3.3INTIP2.7P3.4TOP2.6那豐TlP3.6WRP25P2.4P3.7RDP2.3XTAL2P2.2XT.A

12、JLJP2.1P2.0圖2.189C51管腳圖1、電源引腳VCC40腳）：接+5V電源正端。Vss20腳）：接地端。2、時鐘引腳XTAL119腳）：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。XTAL218腳）：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端，是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。3、控制引腳EA非/Vpp:地址鎖存有效信號輸出端。ALE在每個機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出的位低8位地址，在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。對于片內(nèi)含有EPROM的機(jī)型，

13、在編程期間，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端。PSEN29腳）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機(jī)器周期該信號兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，PSEN信號將不出現(xiàn)。RST/Vpd9腳）：RST即為RESET，Vpd為備用電源。該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時，考慮到振蕩器有一定的振蕩 /26 /26時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復(fù)位。當(dāng)Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)

14、定值或掉電時，該引腳可接上備用電源Vpd+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。4、I/O引腳1）P0口P0.0-P0.7）：P0.7是最高位，P0.0是最低位，其有兩種功能如下。通用I/O接口：無片外存儲器時，P0口可作通用I/O口接口使用。地址/數(shù)據(jù)口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的低8位和數(shù)據(jù)總線。2）PlP1.0-P1.7）：P1.7是最高位，P1.0是最低位，僅用作I/O口。3）P2口P2.0-P2.7）：P2.7是最高位，P2.0是最低位，其有兩種功能如下。通用I/O接口：無片外存儲器時，P2口可作通用I/O口接口使用。地址口：在訪問外部存儲器時，用作地址總線的高

15、8位。4）P3口P3.0-P3.7）：P3.7是最高位，P3.0是最低位，其有兩種功能如下。第一功能：用作通用I/O接口。第二功能：用于串行口、中斷源輸入、計數(shù)器、片外RAM選通。單片機(jī)最小系統(tǒng)1）時鐘電路在本設(shè)計中AT89C51的時鐘電路采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，此方式是在X1和X2兩端跨接晶體或陶瓷諧振器。在本設(shè)計中XTAL1和XTAL2兩端跨接12MHz晶體振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘電路，時鐘電路如圖2.2所示。2）復(fù)位電路本設(shè)計采用的是按鍵復(fù)位電路，該電路具有上電復(fù)位的功能，若需要復(fù)位，只需要按下RESET鍵，R1與C1仍然能構(gòu)成微分電路，使RST端產(chǎn)生一個微

16、分脈沖復(fù)位，復(fù)位完之后C1經(jīng)R2放電，等待下一次的復(fù)位按鍵，復(fù)位電路如圖2.3所示。圖2.3復(fù)位電路二）溫度采集系統(tǒng)1、溫度傳感器的介紹溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個階段：1）傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器含敏感元件）熱電偶傳感器，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。集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世

17、紀(jì)80年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出等功能。3）智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。2、溫度采集與主控制89C51的設(shè)計本設(shè)計采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。其主要特性如下：1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍是3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。2）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20

18、的雙向通訊。3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。5）溫范圍一55C_125C，在-10+85C時精度為土0.5C。6）可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5C、0.25C、0.125C和0.0625C，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。7）在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU,同時可傳送CRC校驗(yàn)

19、碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。13BJST2IN3IN4IN5DODID2D3D4D5D6D7OELEDID2D3D4D5D6D7OSMC74AC02N斗OESTARTEOCINIADDBADDCALEVREF-VREF.GND5TARTDUTMC74AC02NCLKIN6IN7ADDADM74AS74M國Q/dAL1START9ADDA12ADDB15ADDCDM74ALS373NGND17PO.OP0.14圖2.7A/D轉(zhuǎn)換接口電路啟動，由于ALE與START相連，因此ADC在鎖存通道地址的同時啟動并轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用低電平的讀信號RD和P2.7腳經(jīng)一級或非門后，產(chǎn)生的正脈沖作為O

20、E信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。四）語音錄放系統(tǒng)ISD1420是美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片20s語音錄放芯片，內(nèi)電路由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器等組成。一個最小的錄放系統(tǒng)由一個話筒、一個揚(yáng)聲器、兩個按鍵、一個電源及少數(shù)阻容元件組成。它采用直接模擬存儲技術(shù)DASTTM）將錄音內(nèi)容存入永久性存儲單元FEPROM存儲器，提供零功率信息存儲；不僅語音質(zhì)量好，而且斷電后，語音信息可永久保持。1、主要特性使用簡單的單片錄放音電路高保真語音/音頻處理開關(guān)接口放音可以是脈沖觸發(fā)或電平觸發(fā)錄放周期為16和20秒自動功率節(jié)約模式零功率存儲處理復(fù)雜信息可使用地址操

21、作100年信息保存典型片上時鐘不需要編程器和開發(fā)系統(tǒng)+5V供電提供裸片DIPSOIC封裝提供工業(yè)級別溫度型號-40到85攝氏度2、功能描述1）語音質(zhì)量ISD1420系列提供6.4K和8.0K取樣頻率，用戶可以根據(jù)語音質(zhì)量加以選擇。取樣的語音直接存儲到片內(nèi)的不揮發(fā)存儲器內(nèi)部，不需要數(shù)字化和壓縮的其它手段。直接模擬存儲能提供真實(shí)自然的語音、音樂、聲音，不像其它的固態(tài)數(shù)字錄音質(zhì)量要受到影響。2）錄放音時間ISD1420能提供16秒和20秒的錄放音時間。3）FEPROM存儲使用片上不揮發(fā)存儲器，斷電后信息可以持續(xù)保存100年。器件可以重復(fù)錄制10萬次。4）基本操作由一個單錄音信號REC實(shí)現(xiàn)錄音操作，兩

22、個放音信號，其中一個實(shí)現(xiàn)放音操作，PLAYE觸發(fā)放音），PLAYL電平放音）。ISD1420可以配置成單一信息的應(yīng)用。5）自動掉電模式在錄音或放音操作的結(jié)束，ISD1420將自動進(jìn)入低功率等待模式，消耗0.5uA電流。在放音操作中，當(dāng)信息結(jié)束時器件自動進(jìn)入掉電模式；在錄音操作中，REC信號釋放變?yōu)楦唠娖綍r器件進(jìn)入掉電模式。6）尋址可選）作為處理單一信息的補(bǔ)充，ISD1420提供了全地址的尋址功能。3、管腳描述ISD1420管腳如圖2.8所示：砥XCLKORECLEDCMAVE寸HAYlSwaoJtSAX皿iASTVAMKREFMKSP-圖2.8ISD1420管腳圖A0-A7:地址或操作模式控制

23、端；VSSD:數(shù)字地；VSSA:模擬地；SP+、SP-：音頻信號輸出端，可以驅(qū)動8-16個揚(yáng)聲器；VCCA:模擬電源；VCCD:數(shù)字電源；MIC:話筒輸入端；MICREF:話筒輸入?yún)⒖级耍挥脛t應(yīng)懸空；AGC:自動增益控制端，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使輸入信號不失真；ANAIN、ANOUT:兩端接電容，用于模擬信號的直接輸入、輸出；XCLK:外部時鐘或接地一般接地即可）；REC/:錄、放音控制，低電平為錄音此時PLAYE/或PLAYL/=O）；PLAYL/:電平放音控制低電平有效），放音時保持低電平REC/=O）；PLAYE/:邊沿放音控制，下降沿時放音REC/=0）；RECLED:錄音指

24、示，接發(fā)光二極管，錄音時亮。語音錄放電路的設(shè)計將REC電平變低，將從內(nèi)部存儲器空間的開始錄制信息。如果REC保持低電平，錄音一直持續(xù)直到存儲器空間錄滿，這時錄音結(jié)束。如果REC變?yōu)楦唠娖?，電路將自動進(jìn)入掉電模式，REC引起的錄音操作優(yōu)先與其它操作。任何時間REC信號的變低將引起一次新的錄音操作，地址從起始地址或指定的地址。不管當(dāng)前是否進(jìn)行其它操作。將PALYE或PLAYL變?yōu)榈碗娖綄右淮畏乓簦?dāng)遇到結(jié)束標(biāo)志EOM時放音結(jié)束，電路進(jìn)入掉電模式。在錄音操作時，RECLED將輸出低電平有效的信號，可以驅(qū)動一個LED，表明現(xiàn)在正在進(jìn)行錄音操作。如果整個存儲器空間錄滿，或REC變?yōu)楦唠娖浇Y(jié)束錄音，則

25、RECLED將變?yōu)楦唠娖健Ａ硗?，在放音過程中，如果遇到一個EOF標(biāo)志，RECLED總是輸出一個低電平脈沖。ISD1420為20s可分段語音芯片，是一種新型單片語音錄放集成電路。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，省去了數(shù)字變換、數(shù)字壓縮、語音合成等處理手段。該器件具有較大的信息存儲量，不需專門的語音編輯開發(fā)系統(tǒng)和燒結(jié)固化器支持，并具有多種信息取址方式可供用戶選用。片內(nèi)的EEPROM陣列通過地址A0A7的有效組合最多可分為160個存儲空間，實(shí)現(xiàn)分段錄放功能。本系統(tǒng)主要部分是語音報溫部分。對通常測溫系統(tǒng)來說，所報出的語音由以下14個特征字組成，即“零”、“壹”、“貳”、“叁”、“肆”、“伍”、“陸”

26、、“柒”、“捌”、“玖”、“拾”、“百”、“點(diǎn)”、“度”等。即所有的溫度可由這14個單字組成。根據(jù)一般的語言速度，每個單字語音段需占用0.4s，總的錄放時間應(yīng)在6s左右。而ISD1416共有160個存儲單元，其分辨率為100ms，共計可存儲16s的信息。該系統(tǒng)僅需要6s時間，只需占用160個存儲單元中的一部分。按每個語音段占0.4s計，每個語音段要占用4個存儲單元，共計4X14=56個存儲單元。1416的地址輸入端為07,有效的取值范圍為0000000010011111，即最多可劃分為160個存儲單元，用來錄放多段語音。07決定每個語音段的起始地址。按鍵錄音“溫度過低”和“溫度過高”，其首地址

27、分別自動形成并存放于41H、42H中。將PLAYL與單片機(jī)P1.0口連接，用以傳輸放音信號低電平），并在程序初始化過程中將P1.0置高，如圖2.9所示。圖2.9語音錄放電路五）電子時鐘系統(tǒng)的設(shè)計1、實(shí)時時鐘的簡介實(shí)時時鐘的縮寫是RTC，RTC是集成電路，通常稱為時鐘芯片。RTC通常為8PIN，有SOP8、MSOP8、TSSOP8等多種封裝。其中有6個I/O口的功能是一樣的，分為晶體接口2PIN、MCU接口2PIN、主電源1PIN、地1PIN。RTC通常情況下需要外接32.768kHz晶體，匹配電容、備份電源等元件。RTC的精度與溫度有很大的關(guān)系，而溫度會影響晶體的頻率。可以適當(dāng)修正晶體與RTC

28、之間匹配問題。DS12C887具有時鐘、鬧鐘和方波輸出的功能。它具有功能強(qiáng)大、編程簡單和定時精確較高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用現(xiàn)在的測控系統(tǒng)。2、DS12C887時鐘芯片的介紹DS12887實(shí)時時鐘芯片是DALLAS半導(dǎo)體公司的新產(chǎn)品,它的功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，采用24引腳雙排直列封裝,內(nèi)包含有一個鋰電池、石英晶振和寫保護(hù)電路,是個完整的子系統(tǒng)。它的功能包括非易失時鐘、警報器、百年歷、可編程中斷、方波發(fā)生器和114字節(jié)非易失靜態(tài)RAM。在斷電情況下,運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)，這是它與眾不同的特點(diǎn)。DS12887時鐘芯片引腳排列如圖2.10所示:圖2.10DS12887時鐘芯片引腳圖時鐘芯片DS12887共有

29、24個引腳：SQW:方波輸出端；IRQ:中斷請求輸入，低電平有效；DS：數(shù)據(jù)讀寫信號端；R/W:讀寫信號輸入端；AS:地址選擇輸入端；CS:片選輸入，低電平有效；MOT:模式選擇腳；RESET:復(fù)位端；AD0-AD7:地址/數(shù)據(jù)雙向)總線。3、DS12C887性能特點(diǎn)(1具有10字節(jié)，RAM用來存儲時間信息。能夠自動產(chǎn)生年、月、日、時、分、秒、星期等時間信息，并且有時、分、秒的鬧鈴功能，溫度25C時，每個月的時間誤差在1分鐘以內(nèi)。(2內(nèi)部自帶電池，外部掉電時，溫度25C時，其內(nèi)部時間信息能夠保持5年之久。(3對于一天內(nèi)的時間記錄，有12小時制和24小時制兩種模式。在12小時制模式中，用AM和P

30、M區(qū)分上午和下午。(4時間有二進(jìn)制數(shù)和BCD碼兩種表示方法。(5內(nèi)置128字節(jié)RAM,其中10字節(jié)RAM用來存儲時間信息，4字節(jié)RAM用來存儲控制信息，稱為控制寄存器，114字節(jié)的通用RAM可供用戶使用。(6用戶還可對DS12C887進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)多種方波輸出，并可對其內(nèi)部的三路中斷通過軟件進(jìn)行屏蔽。4、寄存器及內(nèi)部RAM的功能DS12C887片內(nèi)地址空間為00H7FH，其中00H為秒單元，01H為鬧秒單元，02H為分鐘單元，03H為鬧分單元，04H為時單元，05H為鬧時單元，06H為星期單元，07H為日單元，08H為月單元，09H為年單元，0AH0DH單元分別為控制寄存器A、B、C、D。0E

31、H7FH為用戶RAM區(qū)，可用來在系統(tǒng)掉電時保存數(shù)據(jù)。通過訪問A、B、C、D四個寄存器，可隨時設(shè)置和了解DS12C887的工作方式。從00H09H10個單元為時鐘、日歷、鬧鐘單元，其內(nèi)容可由程序?qū)懭牖蜃x出。其初始值在芯片初始化時由程序?qū)懭?，可用二進(jìn)制值或BCD碼表示。時間顯示可采用每天12小時制或24小時制。寄存器A的主要功能：1）提供時間更新標(biāo)志，確定在何時讀出正確的時間。2）提供分頻控制功能。3）可選擇輸出的方波頻率以及周期中斷頻率。寄存器B的主要功能：1）具有初始化設(shè)置功能。2）對相關(guān)位進(jìn)行設(shè)置，可使系統(tǒng)具有周期中斷、鬧鐘中斷、更新結(jié)束中斷功能。3）可控制方波的輸出。4）可控制時間的顯示模

32、式，并可自動執(zhí)行夏令時制。寄存器C的主要功能：提供中斷請求、周期中斷、鬧鐘中斷以及更新結(jié)束中斷標(biāo)志，以及CPU查詢。寄存器D的主要功能：提供有效RAM和時間標(biāo)志。該標(biāo)志位出廠前由DALLAS公司置狀態(tài)1。這一位不可寫，應(yīng)總讀出為1。如果出現(xiàn)0，表明內(nèi)部電池耗盡。5、電子時鐘電路的設(shè)計DS12887本身帶有地址鎖存功能，所以與各種微處理器的接口十分簡單。如圖2.11所示，模式選擇腳MOT接地，選擇INTEL時序，選擇DS12887時鐘芯片的地址總線及AS端口和89C51單片機(jī)及ALE端直接連接；而DS、R/W讀寫控制線與單片機(jī)的、控制線連接；DS12887的高位地址由89C51的P2.6口來片選

33、，則DS12887的高8位地址定為40H，而其低8位則由芯片內(nèi)部各單元的地址來決定。Y2DS12C88712TPCI5PC26PC3?PC48PC59PC610PC?1112vccSQWNCNCNCSqRESETDSNCVCC2斗232221201918RST17RD165WR1斗ALE13DS1吳勵A(yù)SCS圖2.11時鐘芯片與單片機(jī)的接口圖六）時鐘鍵盤、顯示器與89C51接口設(shè)計時鐘部分按鍵主要有設(shè)置SET）、增（UP、減（DOWN、鬧鈴（ALARM開關(guān)鍵，來實(shí)現(xiàn)時間調(diào)整、設(shè)置等功能。采用并行輸入、串行輸出移位寄存器74LS165的擴(kuò)展接口。鍵盤數(shù)據(jù)由單片機(jī)P3.0、P3.1、P3.2讀入控

34、制，其中P3.2作數(shù)據(jù)封鎖信號，P3.0為數(shù)據(jù)輸入，P3.1為時鐘信號。本設(shè)計顯示的信息較多，年、月、日、時、分、秒、鬧鐘設(shè)定時間等時間信息以及溫度值。因此，本設(shè)計采用OCMJ4X8中文液晶顯示模塊，該模塊內(nèi)含GB231216X16點(diǎn)陣國標(biāo)一級簡體漢字和ASCII碼，可實(shí)現(xiàn)文本顯示。OCMJ4X8中文模塊不需初始化，設(shè)置初始化的工作都在上電時自動完成，可即插即用。BUSY高電平有效，表示OCMJ忙，不能接受命令；BUSY=0時，表示OCMJ空閑。同時REQ=1時通知OCMJ處理當(dāng)前數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)。該顯示模塊具有直接讀取地址線中十進(jìn)制數(shù)據(jù)的功能，極大的減化了顯示程序量。El包-E3三、軟件部分的

35、設(shè)計一）主流程圖vccR1：R11R1210Elit：KKR13lKLCD13_14FEC5ElE212E313E44P3VCCPlPLP2CPIP3CP2P4D3P51P5x-PGKDIfIEKD1TXD15Id4LS155VCCvccINTOBUSYVDDREQLED-12顯示模塊與89C51|的接口D2D3D4D5D5RT2IEL?14如圖3.1所示，當(dāng)開始工作時二苴先對語音芯片和時鐘芯片進(jìn)行初始化，由溫度傳感器對溫度進(jìn)行溫度采集，將采集的信息送至A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，顯示器顯示其數(shù)字溫度，由單片機(jī)判斷溫度是否在所需的范圍內(nèi)，當(dāng)溫度高于或低于所需的范圍，單片機(jī)將送至報警器報警，當(dāng)溫度

36、在所需范圍內(nèi)，返回繼續(xù)進(jìn)行溫度采集。圖3.1主流程圖二）A/D轉(zhuǎn)換及信號識別的程序設(shè)計A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理框圖如3.2所示，首先置一數(shù)據(jù)區(qū)首地址，數(shù)據(jù)指針指向DPTR，將P2.7作為片選信號，此時啟動A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，由單片機(jī)內(nèi)部讀取并存儲A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，再將與溫度采樣溫度二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，連接到顯示模塊。最后判斷采樣溫度范圍是否在45C-75C內(nèi)。如果在范圍內(nèi)，返回至數(shù)據(jù)首地址進(jìn)行下一輪MOVDPTR，#7F8FHLOOP：MOVXDPTR，AMOVR6，#0AHDELAY：NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVXA，DPTRMOVR1，AMOVB，#10DIVABSWAP

37、AADDABMOVDPTR，#0FF7DHMOVXDPTR，AMOVA，R1SUBBA，2DHJCDEALLOWMOVA，R1SUBBA，4BHJNCDEALHIGH三）語音報警的程序設(shè)計語音報警的框圖如圖3.3所示，當(dāng)語音播報系統(tǒng)檢測到報警信號時，首先判斷該報警信號是否為低電平？如果是低電平，那播報系統(tǒng)將執(zhí)行“溫度過低”播報放音程序；如果是高電平，執(zhí)行“溫度過高”播報放音程序。當(dāng)語音系統(tǒng)播報時將延時產(chǎn)生一段低電平，當(dāng)單片機(jī)接口P1.0置高電平時，系統(tǒng)停止放音，最后語音播報結(jié)束。DEALLOW：MOVDPTR,#0FF7EHl8/26l8/26MOVA，#41HMOVXDPTR，ACLRP2.

38、1ACALLDELAYSETBP2.1RETDEALHIGH：MOVDPTR，#0FF7EHMOVA，#42HMOVXDPTR，ACLRP2.1ACALLDELAYSETBP2.1RETDEALY：MOVR7，#0AHLOOP：NOPNOPNOPDJNZR7，LOOPRET以上程序是將上級程序判斷送出的警報信號在ISD1420中激活所錄的高、低警報音。41H、42H是兩句錄音的首地址，與P1.0口連接的PLAYL檢測到一段下降沿的跳變后放音報警。四）時鐘程序設(shè)計時鐘電路的框圖如圖3.4所示，時鐘電路開始工作時，首先將寄存器B初始化設(shè)置，將寄存器B的RESRT置1，禁止使內(nèi)部周期中斷、鬧鐘中斷、更新結(jié)束中斷；初始化寄存器A,輸出頻率為8.192KHz的