數(shù)碼語音溫度計設計

摘要：針對水銀溫度計不便讀數(shù)、響應速度慢、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)應用的數(shù)字溫度計設計方法，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格按協(xié)議進行。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(shù)據(jù)，各項操作都有嚴格的時序要求。