數碼語(yǔ)音溫度計設計

摘要：針對水銀溫度計不便讀數、響應速度慢、在普通家庭中使用面狹窄的特點(diǎn)，提出了數碼語(yǔ)音溫度計的設計方案。選擇不銹鋼封裝的DS18B20作溫度傳感器、ISD1720進(jìn)行語(yǔ)音錄放、STC89C52單片機進(jìn)行溫度信號采集、數據處理和語(yǔ)音回放控制，構建了實(shí)際的電路系統。實(shí)驗表明，該數碼語(yǔ)音溫度計測量范圍為0～99．9℃，顯示分辨率為0．1℃，誤差不大于±0．5℃，測溫速度快，讀數方便，語(yǔ)音清晰，語(yǔ)音播報間隔時(shí)間可調，可廣泛應用于家庭或需要溫度語(yǔ)音提示的場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞：數碼語(yǔ)音溫度計；溫度傳感器；溫度信號采集；數據處理

0 引言
溫度測量在人們的日常生活中扮演著(zhù)重要的角色，當人們感到身體不適時(shí)，通常需要測量體溫；家中的嬰兒或病人吃的流質(zhì)食物，給嬰兒準備的洗澡水等，都需要事先感測溫度，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì )對病人或嬰兒造成危害。目前便宜的體溫計在家中廣泛使用，但其通常只用于測量體溫，量程小、最大42℃；讀數不方便，特別是老年人視力不好，不容易讀準確；在測量體溫以外的情況下不便使用，并且破損后水銀泄漏對身體會(huì )造成危害等，一些國家已開(kāi)始禁止銷(xiāo)售水銀溫度計；非接觸式的紅外測溫儀雖然方便使用，但價(jià)格昂貴。文獻介紹了一種用于工業(yè)應用的數字溫度計設計方法，文獻分別介紹了采用具有語(yǔ)音處理功能的單片機和語(yǔ)音芯片設計溫度計的方法，但是在儀器的小型化、
使用方便性以及成本等因數影響下，在一般家庭不容易推廣，并且其核心技術(shù)也沒(méi)有公開(kāi)。因此，研制一種使用方便、既能數碼顯示又能語(yǔ)音提示，價(jià)格便宜，應用場(chǎng)合廣泛，特別適合家庭使用的溫度測量?jì)x器，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

1 系統方案設計
1．1 系統的工作原理
單片機對溫度傳感器的信號進(jìn)行采集，采集的數據通過(guò)處理后一方面輸出給數碼管進(jìn)行顯示，另一方面輸出給語(yǔ)音模塊，進(jìn)行語(yǔ)音溫度提示，語(yǔ)音提示的間隔時(shí)間通過(guò)撥擋開(kāi)關(guān)進(jìn)行設定，也可以關(guān)斷語(yǔ)音功能。系統框圖如圖1所示。

1．2 系統硬件設計
1．2．1溫度傳感器
采用數字溫度傳感器DS18B20，該產(chǎn)品采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數字溫度傳感器芯片，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間數字測溫和控制領(lǐng)域；由于項目要求能測量液體溫度、方便人體接觸等，因此采用外加不銹鋼保護管的封裝形式，具有耐磨耐碰、防水等功能。DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現雙向通信，可測溫范圍：-55～+125℃，可編程為9～12位A／D轉換精度，測溫分辨率可達0．062 5℃。被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線(xiàn)上，CPU只需一根端口線(xiàn)就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線(xiàn)和邏輯電路；連接電路如圖2所示：

圖2中傳感器的2腳與單片機的輸入／輸出(I／O)腳連接，進(jìn)行雙方通信，采用4．7 kΩ的電阻上拉。由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，系統對它的各項操作必須嚴格按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數據，各項操作都有嚴格的時(shí)序要求。