基于单片机的光线、温度测试仪题 目：基于单片机的光线、温度测试仪 院 （系）： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 年 月 日摘 要在经济快速发展的同时，环境威胁着各种生态平衡和人类的健康成长，也制约着经济和社会的可持续发展。因此，环境测试仪对我们日常生活是非常重要的。本设计的环境测试仪基本由以下几个模块组成：主机控制模块、光电检测和模数转换模块、温度检测模块、语音播报模块、液晶显示模块。其主要以AT89S52单片机为核心，通过控制温度测量、光线监测等模块，使它能够监测周围温度和光线状况，并使用ISD1730语音芯片来实现对温度值和光线状况的语音播报，同时用液晶显示出当时的温度值和照度值。通过程序完成各种模数转换，温度、光线监测和语音播报等。该环境测试仪可以完成以下几个功能：1.根据光线强弱进行温馨提示：若光线弱，则语音播报“光线太弱，请注意保护眼睛”；若光线强，则语音播报“光线太强，请注意保护眼睛”。2.按键启动温度测量，并播报当前温度值“温度，XX摄氏度”。并且能将检测到的值都能在液晶上显示。根据检测到的结果，温度显示的精度是0.1，并且照度值也可以根据光线强弱分成3个等级：光线太弱、光线柔和、光线太亮。对此该测试仪可以运用于对环境监测的领域。关键词：环境；AT89S52；温度测量；光线监测；中断控制；语音播报 AbstractNowadays, with the rapid economic development, our environment will mercilessly threaten the ecological balance of growth and human health, and restrict the sustainable economic and social development. Therefore, environmental tester is very important for our daily lives.The design of the environmental test instrument is made of four basic modules from the following: the host control module, optical detection and analog-digital conversion module, temperature measurement module, voice broadcast module, LCD module. It can be summarized of the principal AT89S52 microcontroller as the core, with the temperature measurement, the light sensor monitoring module to measure the ambient temperature and light conditions, and using the ISD1730 to broadcast the monitoring of the temperature and light conditions, at the same time, the detected temperature values and the luminance values will be displayed in the LCD. Through programming, it will achieve kinds of functions such as analog-digital conversion, temperature and light monitoring and other voice broadcast. Design completed environmental testing to be completed for the following functions: 1. Strength under a light warm Tip: If the light weak, the voice broadcast light too weak to eye protection; if strong light, the voice broadcast light too, the need to protect the eyes. 2. Button temperature measurement, and broadcast the current temperature - temperature, XX degrees Celsius.According to the detected results, the accuracy of temperature display is 0.1 , and the illumination light intensity values can also be divided into three levels: weak light, soft light, the light is too bright. This instrument can be used in the test areas of environmental monitoring.Key word: Environment; AT89S52; Temperature measurement; Light monitoring; Interrupt control; Voice broadcast目 录引言11 系统设计11.1 设计任务要求12 方案论证12.1 方案一：用凌阳单片机实现环境测试12.1.1方案小结22.2 方案二：用AT89S52单片机控制环境测试22.2.1元器件的选择22.2.2系统设计框图32.3 方案总结33 硬件设计43.1 AT89S52的功能介绍及其外围电路的连接43.1.1单片机的时钟电路53.1.2单片机复位电路53.2 光电检测和信号放大53.3 温度检测电路83.4 语音报警电路93.4.1ISD1700与单片机的相关接口及电路分析93.5 液晶显示电路104 软件程序设计114.1主程序编程114.2 温度检测部分编程124.3 语音播报编程154.3.1ISD1700的串行外设接口（SPI）模式154.3.2语音播报的分析164.4 光电检测部分的程序编程164.4.1TLC1549串行通信工作时序164.5 液晶显示部分编程175 系统调试185.1 硬件调试185.2 软件调试185.2.1液晶显示的调试185.2.2温度检测部分调试185.2.3光线检测部分调试195.2.4语音播报部分调试195.3 调试中遇到的问题及其解决办法196 设计结果和数据分析206.1 设计结果206.2 数据分析206.2.1温度检测数据分析206.2.2光照检测数据分析217 总结21谢 辞23参考文献24附 录24附录1：硬件原理图25附录2：硬件电路PCB图25附录3：源程序清单26引言环境是人类生存和发展的基本前提。环境为我们生存和发展提供了必需的资源和条件。对此，为了对环境有个更清晰的认识，环境测试仪扮演着举足轻重的作用。它可以测出当下环境的温度、湿度还可监测到当时光照情况等等，为环境的监测提供了一个良好的工具。本文介绍的环境测试仪实现过程主要是单片机和光敏二极管组成的光照采集系统对光线进行采集，经AD623对变换后的电压信号进行放大，再由一个AD转换器进行模数转换，将转换后的数字信号输入单片机；和DS18B20温度传感器组成的温度测试部分对温度进行检测；之后由ISD1700对所测得的温度和光线进行播报，并用LCD1602液晶对温度和光线进行显示。本文共分为七章，详细介绍了由单片机AT89S52和传感器组成的环境测试仪的硬件组成和功能实现方法和软件的设计，并对结果进行了分析。第1章主要介绍了系统设计的任务要求。第2章主要对系统设计的方案进行论证。第3章对系统硬件设计和功能实现进行了详细的介绍。第4章具体介绍了系统的软件设计。第5章对系统硬件和软件的调试作了具体讲解。第6章对所测得的结果和数据进行分析。第7章对全文进行总结。1 系统设计1.1 设计任务要求（1）监测环境光线状况，并根据光线强弱进行提示：如果光线太弱，系统播报：“光线太弱，请注意保护眼睛”，如果光线太强，系统播报“光线太强，请注意保护眼睛”； （2）通过功能键启动测量，并播放当前环境的温度值和光线状态； （3）温度测量的精度为1； （4）光线监测分为三个等级：光线太强、光线太弱、光线柔和；（5）带数字或液晶显示温度值（选做）。2 方案论证2.1 方案一：用凌阳单片机实现环境测试键 盘数码显示复位电路光敏电阻温度传感器LM35DZ语音播报SPCE061A单片机接口电路图2.1 方案一的系统总体框图以凌阳16位单片机SPCE061A为控制核心，光线、温度获得的环境信息量转换为模拟电信号，经A/D转换器转换为对应的数字信号交由CPU处理，CPU实时计算测量值并将结果送液晶显示器，同时进行语音播报。并设有键盘扫描来启动测量，和复位电路使程序从头开始执行。该方案的系统框图如图2.1所示。2.1.1方案小结凌阳单片机虽然有很好的语音功能，但是它在市场上的价格比51系列单片机都要贵很多，并且使用凌阳还需要用到并口，这对以后的调试会带来一定的麻烦。而光敏电阻和其他半导体器件一样，受温度影响较大，而且其温度特性也不稳定，所以方案一不符合设计要求。2.2 方案二：用AT89S52单片机控制环境测试 2.2.1 元器件的选择（1）光敏传感器的选择对比光敏晶体管中光敏二极管、光敏三极管还有光电池的光电特性，光谱特性，温度特性时，光敏二极管在很宽的入射光照度范围内都具有线性的光电流，且温度特性比较稳定，线性度比较好，而光敏三极管输出特性的线性度却较差，且在低照度时灵敏度低，而在高照度时，光电流又有饱和趋势，只在照度适中时，有一个线性区。光电池对不同波长的光，灵