数码语音温度计设计

摘要：针对水银温度计不便读数、响应速度慢、在普通家庭中使用面狭窄的特点，提出了数码语音温度计的设计方案。选择不锈钢封装的DS18B20作温度传感器、ISD1720进行语音录放、STC89C52单片机进行温度信号采集、数据处理和语音回放控制，构建了实际的电路系统。实验表明，该数码语音温度计测量范围为0～99．9℃，显示分辨率为0．1℃，误差不大于±0．5℃，测温速度快，读数方便，语音清晰，语音播报间隔时间可调，可广泛应用于家庭或需要温度语音提示的场合。
关键词：数码语音温度计；温度传感器；温度信号采集；数据处理

0 引言
温度测量在人们的日常生活中扮演着重要的角色，当人们感到身体不适时，通常需要测量体温；家中的婴儿或病人吃的流质食物，给婴儿准备的洗澡水等，都需要事先感测温度，温度过高或过低都会对病人或婴儿造成危害。目前便宜的体温计在家中广泛使用，但其通常只用于测量体温，量程小、最大42℃；读数不方便，特别是老年人视力不好，不容易读准确；在测量体温以外的情况下不便使用，并且破损后水银泄漏对身体会造成危害等，一些国家已开始禁止销售水银温度计；非接触式的红外测温仪虽然方便使用，但价格昂贵。文献介绍了一种用于工业应用的数字温度计设计方法，文献分别介绍了采用具有语音处理功能的单片机和语音芯片设计温度计的方法，但是在仪器的小型化、
使用方便性以及成本等因数影响下，在一般家庭不容易推广，并且其核心技术也没有公开。因此，研制一种使用方便、既能数码显示又能语音提示，价格便宜，应用场合广泛，特别适合家庭使用的温度测量仪器，具有重要的实用价值。

1 系统方案设计
1．1 系统的工作原理
单片机对温度传感器的信号进行采集，采集的数据通过处理后一方面输出给数码管进行显示，另一方面输出给语音模块，进行语音温度提示，语音提示的间隔时间通过拨挡开关进行设定，也可以关断语音功能。系统框图如图1所示。

1．2 系统硬件设计
1．2．1温度传感器
采用数字温度传感器DS18B20，该产品采用美国DALLAS公司生产的可组网数字温度传感器芯片，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间数字测温和控制领域；由于项目要求能测量液体温度、方便人体接触等，因此采用外加不锈钢保护管的封装形式，具有耐磨耐碰、防水等功能。DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现双向通信，可测温范围：-55～+125℃，可编程为9～12位A／D转换精度，测温分辨率可达0．062 5℃。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路；连接电路如图2所示：

图2中传感器的2脚与单片机的输入／输出(I／O)脚连接，进行双方通信，采用4．7 kΩ的电阻上拉。由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，系统对它的各项操作必须严格按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据，各项操作都有严格的时序要求。