數(shù)碼語音溫度計設(shè)計

摘要：針對水銀溫度計不便讀數(shù)、響應(yīng)速度慢、在普通家庭中使用面狹窄的特點，提出了數(shù)碼語音溫度計的設(shè)計方案。選擇不銹鋼封裝的DS18B20作溫度傳感器、ISD1720進行語音錄放、STC89C52單片機進行溫度信號采集、數(shù)據(jù)處理和語音回放控制，構(gòu)建了實際的電路系統(tǒng)。實驗表明，該數(shù)碼語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(shù)方便，語音清晰，語音播報間隔時間可調(diào)，可廣泛應(yīng)用于家庭或需要溫度語音提示的場合。
關(guān)鍵詞：數(shù)碼語音溫度計；溫度傳感器；溫度信號采集；數(shù)據(jù)處理

0 引言
溫度測量在人們的日常生活中扮演著重要的角色，當(dāng)人們感到身體不適時，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(zhǔn)備的洗澡水等，都需要事先感測溫度，溫度過高或過低都會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(shù)不方便，特別是老年人視力不好，不容易讀準(zhǔn)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造成危害等，一些國家已開始禁止銷售水銀溫度計；非接觸式的紅外測溫儀雖然方便使用，但價格昂貴。文獻介紹了一種用于工業(yè)應(yīng)用的數(shù)字溫度計設(shè)計方法，文獻分別介紹了采用具有語音處理功能的單片機和語音芯片設(shè)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(shù)影響下，在一般家庭不容易推廣，并且其核心技術(shù)也沒有公開。因此，研制一種使用方便、既能數(shù)碼顯示又能語音提示，價格便宜，應(yīng)用場合廣泛，特別適合家庭使用的溫度測量儀器，具有重要的實用價值。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計
1．1 系統(tǒng)的工作原理
單片機對溫度傳感器的信號進行采集，采集的數(shù)據(jù)通過處理后一方面輸出給數(shù)碼管進行顯示，另一方面輸出給語音模塊，進行語音溫度提示，語音提示的間隔時間通過撥擋開關(guān)進行設(shè)定，也可以關(guān)斷語音功能。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1．2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．2．1溫度傳感器
采用數(shù)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(shù)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(shù)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僅需要一條口線即可實現(xiàn)雙向通信，可測溫范圍：-55～+125℃，可編程為9～12位A／D轉(zhuǎn)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(shù)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DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路；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，進行雙方通信，采用4．7 kΩ的電阻上拉。由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，系統(tǒng)對它的各項操作必須嚴(yán)格按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)，各項操作都有嚴(yán)格的時序要求。