电源电路 键盘控制 复位电路 单 片 机 液晶显示电路 DS18B20 DS18B20 报警电路

图1.2 方案二结构图

1.3.3方案对比与选择

在现代生产生活中 ,温度监测被广泛应用于仓储管理、智能化建筑、气象、环保、生物制药、食品加工等众多领域。

随着信息科学与微电子技术，特别是微型计算机与通信技术的迅猛发展，传感器逐渐与微处理器、微型计算机相结合，产生了智能式传感器。智能化传感器是借助于半导技术将传感器部分与信号调节电路、接口电路和微处理器制作在同一块芯片上，即构成大规模集成电路的智能化传感器。

方案一中分别采用温度传感器进行温度采集，不仅需要各自配备相应的数模转换电路，使电路变得复杂，而且在后续的系统调试过程中也容易出现许多不必要的麻烦,但是编程相对简单。而方案二中采用温度一体化的传感器，不仅简化了电路结构，而且，省去了方案一中由于电路调试所带来的不必要麻烦,但编程相对复杂。因此方案二电路简单，抗干扰能力强,采用温度采集转换一体化的传感器，不仅具有信号检测、转换和处理功能，同时还具有存贮、记忆、自动检测报警等多种功能。因而体积缩小、线路简化、结构更紧密，可靠性和抗干扰能力大大提高，但编程相对复杂一些。综合考虑硬件电路、软件设计、经济条件等原因，通过方案之间的比较，本课题选择第二种方案进行系统设计。

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第二章 硬件系统设计

2.1硬件系统设计概述

本系统设计采用STC89C52系列单片机作为核心部件，采用DALLAS公司生产的

DS18B20温度检测、转换、报警一体化的数字传感器作为环境温度采集电路的主要部件，DS18B20采集到的环境温度信号送给STC89C52单片机进行分析与处理。由于显示的数据只有温度数据和英文字符，数据较少，液晶显示电路采用LCD1602就可以完成显示需求。报警电路由发光二极管和蜂鸣器等组成，当检测值超过设定值时，报警电路中的发光二极管发光，蜂鸣器响起，实现报警功能。键盘控制电路由于所需按键较少，采用独立式键盘方式以及拨动开关完成相应的控制调节功能。

2.2单片机最小系统设计

2.2.1单片机简要介绍

单片机是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）的简称。它是把组成微型计算机的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时/计数器以及串行通信接口等部件集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、有效的解决方案。 2.2.2时钟电路与复位电路 （1）时钟电路

STC89C52单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地工作的。常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式，本系统采用内部时钟方式，将XTAL1与XTAL2两引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，时钟电路如图2.1所示。

图2.1 时钟电路

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2.2.2.2复位电路

STC85C52单片机的复位是由外部复位电路来实现的。复位电路通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。在本次系统设计中采用按键复位的方式，复位电路如图2.2所示，接在单片机的第9引脚（RST引脚）。

图2.2 复位电路

2.2.3单片机的工作方式

STC89C52单片机有复位、程序执行、低功耗、编程和校验四种工作方式。 （1）复位

复位操作是单片机的初始化操作，单片机在进入运行前和在运行过程中，程序出错或操作失误使系统不能正常运行时单片机会进入死锁状态，需要进行复位操作，从而使单片机摆脱死锁状态。复位时，PC初始化为0000H，使STC89C52单片机从0000H单元开始执行程序。复位除对PC产生影响外，还会对其他一些寄存器产生影响。 （2）程序执行方式

程序执行方式是单片机的基本工作方式。系统复位后PC=0000H，考虑到单片机存储器结构的特殊性（0003H～002AH共40个单元，预留用于存放中断程序的入口地址），在0000H～0002H中放一条绝对跳转指令，从而使程序从指定的地址开始执行。

配合程序调试，程序又可运行在单步、跟踪、全速运行三种执行方式。目前一般仿真器都提供这三种程序执行方式。 （3）低功耗工作方式

51单片机中有HMOS和CHMOS两种工艺芯片,它们的节电运行方式不同,HMOS单片机的节电工作方式只有掉电工作方式,CHMOS单片机的节电工作方式有掉电工作方式和空闲工作方式两种。 （4）编程和校验方式

对于片内程序存储器为EPROM型的单片机，需要一种对EPROM可以操作的工作方

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式，即用户可对片内的EPROM进行编程和校验。这种工作方式即称为编程和校验方式。 2.2.4单片机最小系统

单片机最小系统，也称单片机最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对于STC89C52单片机而言，最小系统应该包括：单片机、时钟电路、复位电路等。下图即为一个单片机的最小系统，其具体结构如图2.3所示。

图2.3 单片机最小系统

2.3 温度采集电路设计

2.3.1 传感器的选用

在温度采集电路中，传感器的选用是关键。在大多数情况下，对温度传感器的选用，需考虑以下几个方面的问题：

1、被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。 2、测温范围的大小和精度要求。 3、测温元件大小是否适当。

4、在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。 5、被测对象的环境条件对测温元件是否有损害。 6、价格如何，使用是否方便。

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