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文档格式.docx

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本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

导师签名：

日期：

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

4、研究方法的科学性；

技术线路的可行性；

设计方案的合理性

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

建议成绩：

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

二、论文（设计）水平

评阅教师：

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

3、学生答辩过程中的精神状态

评定成绩：

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

教学系意见：

系主任：

摘要

本系统是一个基于单片机AT89C51的语音播报系统的设计，用来测量环境温湿度，整个设计系统分为5部分：

单片机控制、DHT11温湿度传感器、液晶显示、语音播报以及键盘控制电路，整个设计是以AT89C51为核心，选用DHT11温湿度传感器，LED12864液晶显示器实现。

当测量温湿度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。

语音录放选用的集成块是ISD1420芯片，其保真度高，录音效果好，而且经济实惠。

LCD采用的是LCD12864，它具有功耗低、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，应用越来越广泛。

整个设计的重点在于编程，因为其外围电路相对比较简单，实现容易。

在本论文中附带了软件实现的流程图以及部分子程序以及各种硬件电路图。

关键词：

液晶显示；

语音播报；

ISD1420

ABSTRACT

ThissystemisadesignofthespeechthermometeraccordingtothemicroprocessorAT89C51,whichisusedtomeasuretheenvironmenttemperature,Thewholedesignsystemisdividedinto5parts:

Amicroprocessorcontrol,temperaturesensor，theLCDdisplay,thespeechreportandthekeyboardcontrolcircuit,atthesametime，ThewholedesigntakeAT89C51asthecore,choosetosinglebusdigitaltemperaturesensorDS18B20,DS1302serialclockchip,RT1602LCDmonitorrealization,LCDdisplaythecurrentdate,time,weeksandtemperature.Whenmeasuringtemperatureoversettemperaturefluctuationlimit,startwithlightalarmbuzzer.Temperaturedisplaystability,andtemperaturemeasurementerroracuities1℃,plusorminustemperaturethedecimalpartretainedtwosignificantdigits.IncreasedCelsiustemperatureconversioncontrastwithFahrenheitandsetsupadisplayfunctionbeepvoiceautomaticallybroadcasttimetemperature,manualreal-timebroadcasttimetemperaturefunction.Thespeechrecoding&

；

playbackIchoosetouseistheICofISD1420,ithashighfidelity,goodrecordeffective,andeconomic.TheLCDIchooseisTC1602A,itspowerconsumeislow,ithasmanyadvantages,forexample,thevolumeissmall,thecontentsisabundant,superthinandagileetc,anditsapplicationisbecomingmoreandmoreextensive.Thewholedesignliesintheprogram,becauseitsoutercircuitismuchmoresimple,anditcancarryoutmoreeasily.Inmythesis,thereareflowchartandpartssubprogramandvarioushardwarecircuitdiagrams.

KeyWords:

DS18B20;

LCD;

speechfunction;

soundingandlightalarm.

引言

人民的生活与环境的温度和湿度息息相关，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[3]。

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，现今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，对温湿度控制不精确，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。

第一章绪论

1.1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。

1.2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。

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。

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。

1.3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。

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。

第二章设计方案

2.1设计任务

1.显示当前温度。

2当测量温湿度超过设定温湿度值时，启动报警模块报警。

3.手动实时播报温湿度。

4.温度显示温度，误差≤±

1℃

2.2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2.1电源模块

2.3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。

2.4温湿度传感器模块

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。

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:

3.0~5.5V/DC（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Φ6

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,M12X1.5,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。

2.5显示模块

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，2-3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。

2.6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。

2.7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（DASTTM）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。

第三章硬件设计

3.1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。

3.1.1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MCS-51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：

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（0000H-FFFFH），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。

3.1.2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CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反