测温语音播报装置.doc

测温语音播报装置

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一、 实训时间
2012年10月30日-2012年11月2日
二、 实训目的
1.学习使用单片机对温度传感器和语音芯片控制的基本方法和原理；
2.了解DS18B20和SC040的原理和功能；
3.掌握贴片式元件封装的识别方法、焊接方法。
4、掌握单片机及语音芯片程序下载方法与步骤。
三、应用价值
温度的检测与控制是生活工业自动化生产过程中比较典型的应用之一，该系统结构简单，价格低廉，测温误差小、 抗干扰能力强、使用方便，在家庭、大型仓库、工厂、智能化建筑等领域的温度检测中有广泛的应用前景。
四、内容与原理
1.内容：按照原理图焊接单片机最小系统，并将测温语音播报装置套件焊接在贴片语音板上，然后将编译好的程序烧写到单片机和语音芯片中，最后逐步进行调试，直到实现测温语音播报功能。
2.贴片板子功能：
⑴温度测量，语音播报 ⑵usb通讯连接 ⑶RS232通讯连接 ⑷LCD 显示 ⑸5V稳压 ⑹芯片I/O全部引出 ⑺USB 连接器⑻18B20外置端口 ⑼USB 与 RS232 选择跳接 ⑽适用于 AT89S51、52及STC STC89C51多种芯片

图1 PCB电路
3.原理：
本实训内容是测温和语音电路，使用一只温度传感器DS18B20，可以很容易直接读取被测温度值，进行A/D转换，将数据传入89C52单片机中，单片机处理后，通过语音芯片SC040播报当前实测温度。
图2 控制原理图
4.温度传感器DS18B20
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。其性能特点如下：
● 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
● 多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；
● 高度集成外围无需任何元件；
● 可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5V；
● 零待机功耗；
● 温度以9或12位数字；
● 用户可定义报警设置；
● 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
● 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；

图3 DS18B20内部封装
由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行，操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。
5.语音芯片SC040
SC040是一颗支持PWM和DAC输出的40秒的OTP（一次性烧写）语音芯片音质效果好，产品应用范围几乎可以涉及到所有的语音产品，其性能特点如下：
● 高度集成，外围无需元件,只需一个104滤波电容；
● 体积超小有DIP8，SOP8两种封装方便客户使用、低电压供电，静态基本不耗电；
● 语音时间为40秒，音质效果好，音量大；
● 支持多种控制方式，按键控制和串行脉冲控制；
● 工作电压：2.4V～5V,直流;
● 输出方式有PWM ，DAC驱动喇叭。

图4 SC040语音时隙分析
五、过程与步骤
1、实训工具
普通电烙铁、镊子、焊锡丝、松香焊锡膏、放大镜、剪切钳、镊子、螺丝刀、剥线钳等；
2、实训元件
贴片语音板、0.5mm焊锡丝、电阻电容等电子元器件、单片机芯片、语音芯片、喇叭、程序下载芯片及程序下载器、各种排插、电源端子、稳压芯片、晶振、杜邦线、ＬＥＤ、十针牛角座等。
3、操作步骤
⑴、焊接贴片式元件：在放大镜的帮助下，观察贴片电容和电阻的标识与大小，并进行贴片焊接。注意焊接顺序，一般来说电子元器件按从低到高，从小到大的顺序焊接。
⑵、焊接贴片芯片：
a.擦干净烙铁头并蘸一下松香松香使之容易上锡。
b.给烙铁上锡，焊锡丝融化并粘在烙铁头上，直到融化的焊锡呈球状将要掉下来的时候停止上锡，此时焊锡球的张力略大于自身重力。
c.将电路板倾斜放置，在芯片引脚未固定那边，用电烙铁拉动焊锡球沿芯片的引脚从上到下慢慢滚下，倾角大于70度，小于90度，倾斜角度太小不利于焊锡球滚下。
注意芯片的核心保持散热，所以焊接一定要快，不让焊锡球粘到周围的焊盘上。
⑶、焊接其他元器件和引脚：各种排插、晶振、USB座、电容等焊接方法和以往相同；
⑷、检查与调试：检查所有引脚的电气连接正确，用万用表测试是否有粘焊的，放到放大镜下观察有没有虚焊和粘焊的，可以用镊子拨动引脚看有没有松动的；
⑸、测试：连接引线，接上喇叭，并接上电源线，下载程序实现其语音播报功能。
六、注意事项
1、要认真仔细的对准相应的实验元件，找准位置
2、焊接的时候要注意元件的正负极
3、使用烙铁要小心，以防烫伤
4、焊接类如CPU等多引脚的元件时，一定要掌握正确的方法，以防烧坏
七、心得体会
早听同学说这个实验对焊接技术要求高，元件也小的如米粒,所以我更加认真的对待了，时间匆忙，也收获了很多知识和实践技能。掌握了贴片元件的焊接方法，以及很多新的原理，并学以致用。
老师先讲解原理然后给我们看视频，了解该怎么焊接很小的芯片。这是我们第一次接触那么小的元器件，当老师发下元器件时很是犯难，那么小的器件该怎么焊上去，这真的是对我们焊接水平的一次考验。拖焊还是我第一次接触，看起来挺简单的，但是当我实际操作时却不是那么回事。刚开始的时候用的锡太少，不能把每一个引脚焊接牢固，第二次焊接时又放的太多了，把很多都短路了，又按照步骤经过反复的处理终于将它处理好了。采用的还是属于传统的单引脚焊接方式，虽然很慢但还是完成了。
氧化的电烙铁不能直接使用，那样焊接出来的东西很不理想。越是小器件，我们越要小心，就算花了很多时间，有的同学下载后不能语音播报，这又要重新查看焊接质量，耗费很多时间，也不能顺利解决问题，这个毕竟是初练，一定不能急于求成。
这次实训整个过程还是很辛苦的，但由于焊接水平的提高，最后还算是一次性就成功了，我没有花大量的时间来调试和纠错。以前几次实训有时候不认真，导致后续的检查工作很麻烦，也浪费很长时间但是就是不能检查出来毛病，很是沮丧。可是后面发现，只要认真焊接，认真学习，就能学到很多东西，做出来的东西也会很成功。
其实，自我感觉这次实训最能体现个人思想和创新能力的应该是编程部分，但由于时间有限，老师没有做过多的要求，我个人也没有深入研究，只是简单的烧制了一下程序，后续工作其实还是很有必要的，因此学习关键还要看自己。
这次项目让我了解到做任何事情都应该细心，认真的对待每件事情，是我们成功的关键。
感谢老师的精心栽培和同学们的热心帮助！
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