北京联合大学 毕业设计

3 系统的硬件电路设计

系统的硬件组成分为六大模块，分别是：键盘扫描模块、LCD1602显示模块、DS1302时钟电路模块、PT100温度采集及A/D转换模块、光耦MOC3031驱动双向可控硅电热丝加热模块、喇叭超外差报警模块以及主芯片STC89C52及其最小系统模块，下面将一一介绍各部分功能。

系统总电路框图如下：

图3-1 基于STC89C52的系统总电路图

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3.1 STC89C52最小系统电路

图3-2 最小系统

3.1.1 时钟电路

STC89C52芯片内部有一个用于构成震荡器高增益反向放大器。关于反向放大器输入端跟输出端分别为XTAL1、XTAL2。将石英晶体及两个电容构成的自激震荡器跨接在TXAL1和XTAL2两端，如图3-2所示。电容器C1和C2取22pF，其不同性是对震荡频率有微调作用。但是只有石英晶体本身的特定频率才是震荡频率的最终决定因素。

对于时钟电路，其中两个电容都选择的都是22pF的，电容一端接与12M晶振相连，而另一端接地。选择的晶振是频率为12MHZ。此模块就是产生时钟一样准确的振荡电路。 3.1.2 复位电路

STC89C52通常采用上电自动复位和开关手动复位两种方式。综合考虑本系统采用上电复位电路，如图3-2所示，所谓上电复位，是指单片机只要一上电，便自动地进入复位状态。在通电瞬间，电容C通过电阻R充电，RST端出现正脉冲，用以复位。

复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。RC复位电路可以实现上述基本功能，但解决不了电源毛刺和电源缓慢下降等问题，而其调整 RC 常数改变延时会令驱动能力变差。

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3.2 DS1302时钟电路

图3-3 时钟电路

本设计选取串行接口时钟芯片DS1302与单片机同步通信构成数字时钟电路。其简单的三线接口能为单片机节省大量资源，DS1302的后背电源及对后背电源进行涓细电流充电的能力保证电路断电后仍能保存时间和数据信息等。这些优点解决了目前常用的实时时钟所无法解决的问题。

DS1302能稳定的输出准确的十分秒时间计数是一个很不错的芯片，本系统中芯片的VCC1连接了两节1.5V的蓄电池作为时钟的主电源，VCC2作为备用电源，RST、SCLK、I/O三个端口分别连到STC89C52的P1.5、P1.6、P1.7三个管脚，分别作复率使用。

3.3 光耦驱动双向可控硅电路

此电路的光耦采用的是MOC3031驱动双向可控硅使电热丝加热，MOC3031一端接高电平，一端接STC89C52的一个端口，如图3-4所示，MOC3031左端的部分是一个二极管当单片机端口处给出低电平的时候二极管导通发出光亮使右端的双向可控硅过零触发，随即又触发了右端的双向可控硅，从而使右端左侧的电压表两端的电压达到220V使电热丝开始加热，反之如果P1.4端口处给出的是高电平，那么光耦左侧的二极管就不会触发，右端的电热丝也不会加热。

位、时钟、数据端口使用，左侧连接了一个32768Hz的晶振用于时钟芯片的频

图3-4 光耦驱动双向可控硅电路

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3.4 键盘扫描模块电路

键盘扫描模块采用4*4按键的形式，占用了STC89C52整个的P3端口，它在整个系统中占据了很重要的角色，所有信息的录入都需要依靠键盘，它的连线方式是从上到下的四行分别连到P3.0~P3.3，从左到右四列分别连到P3.4~P3.7，这样就实现了4*4的这样一个16按键精确定位的功能，通过这样的方式再加上相应程序代码的编写就能实现按键扫描的功能。

3.5 PT100热敏电阻及TLC2543 A/D转换电路

图3-5 温度采集及A/D转换

该电路采用PT100作为温度传感器，上端连着TL431稳压作用，右接100欧姆电阻，往下是PT100热敏电阻，后接LM358两级放大，搜集到的温度信号转换成相应的电压变化，然后再转换成温度值显示在LCD1602屏上，它的前级放大输出端接到TLC2543的一个输入引脚，此系统只采用了一个信号接入通道，因为对温度的测量精度要求不是特别高，所以用一路就可以解决问题，关于TLC2543，它的SDO、SDI、CS、CLK四个端口分别对应连接着STC89C52的P1.0~P1.3四个管脚，占用的管脚资源比较少，节省了管脚资源。

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