盐城工学院本科生毕业设计说明书(2013)

本身可以直接输出电信号。

3.2.2 温度传感器的发展

随着科学技术的发展，传感器技术已经渗透到生活的方方面面。在这当中，温度类传感器已经被应用到了各种领域，它是传感器中种类最多的传感器。

最先发明的传感器是温度传感器，也是被广泛应用的一种传感器。最先把温度的模拟信号转换成数字信号的热电偶传感器。热电偶传感器是德国的物理学家赛贝在1821年发明的。1870年以后，又一个德国人西门子研究了使用铂电阻作为传感器的温度计。在进入2000年以后，随着半导体的广泛应用，又相继出现了PN结温度传感器、集成温度传感器和半导体热电偶传感器。而且，依据物质与波的相互作用的规律，又出现了红外传感器微、波传感器和声学温度传感器。

在1990年以后出现了智能温度传感器或者叫做数字温度传感器。它采用了计算机技术、自动测量技术（ATE_）和微电子技术三大技术。现在智能传感器的种类已经非常丰富了。数字温度传感器内部集成了温度传感器电路、信号处理器、A/D转换、存储器（或寄存器）和接口电路。一些数字温度传感器还有多路选择器、只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和中央控制器（CPU）。数字温度传感器能输出数字量及相关的控制量，适用于各种微型控制器（MCU），并且测试功能的实现可通过软件来进行，软件的开发水平越高它的智能化越高。 3.2.3 温度传感器的分类

温度传感器分为好多种，输出模拟量被称为模拟式温度传感器。输出数字量的被成为数字式温度传感器。

因为数字式传感器使用高度集成的设计和数字量的处理与模拟式传感器相比，，在可靠性、抗干扰能力以及器件微小化方面都有明显的优点，但受半导体本身限制，数字式传感器还存在以下不够理想的地方：

(1) 数字式传感器是测量传感器敏感元件的温度，而且是敏感元件与引线连接处的温度值。因此每一个传感器的敏感元件都要放在一个很好环境中进行测量。在平时我们用传感器来测量温度时都是比真实值略小的，还需要我们进行修正；

(2) 数字式传感器对温度转换为数字量的时间都较长； (3) 测温范围不宽（均在-55 ~ 125摄氏度）； (4) 数字式传感器的传递函数存在有一定的非线性，可有软件校正，不过，数字式传感器最好在常温下使用，超过常温范围它的误差较大。所以数字式传感器目前还不适合于对温度变化敏感、环境恶劣的行业；

(5) 由于数字式温度传感器采用材料价格比较高，所以对于大范围推广使用有一定的困难。

综上所述，由于各有各的优缺点、应用范围、和市场，数字式传感器和模拟式传感器会并存很长一段时间，但随着材料科学和半导体技术的深入发展与合作，数字式传感器测温精度进一步提高，测温范文拓宽，生产成本和销售价格不断降低，其发展趋势必将取代模拟传感器。

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基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计

3.3系统概述

本设计电路系统原理图如图3-3所示：

图3-3电路原理图

3.3.1最小系统的概述

最小应用系统设计是单片机应用系统的设计基础。一般包含了复位电路、时钟电路和与I/O口线通信电路。

3.3.2系统的显示电路概述

在单片机系统实际使用过程中，为了使人们时刻了解单片机和电路的运行状态，所以我们就要使用一些能够显示运行状态和结果的显示器件。常用的显示方式有LED灯，数码管，液晶屏等。考虑到数字温度计要显示的内容不是很多和成本，我们采用了普通的共阳极四位一体七段LED数码管显示测得的温度。

3.3.3 系统的按键概述

在单片机系统实际运行过程，我们需要对系统的一些方面进行准确的控制，我们就需要使用按钮来进行操作。一般经常使用独立的按键和矩阵式的按键，独立式按键可以直接使用导线于I/O口相连，这样的按键电路设计简单方便，不需要编程。矩阵式按键适用于使用按键多，I/O接口少的场合，编程复杂。本数字温度计需要的使用四个端口，STC89C52有充足的端口供使用，因此采用编程简单的独立式按键。

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3.4模块化系统设计

3.4.1单片机最小系统模块 （1）电源模块：

电源电路采用的是USB母头如图3-4所示，提供＋5V的电压。其有四个引脚，1引脚接的是电源，4引脚接地。由于USB接口使用的是开关电源，不是很稳定的。接C1、C2、C3做为稳压电容，这样就可以的得到稳定的＋5V电压了。在电源两端并联一个发光二极管来指示电源是否接通。

图3-4电源模块

（2）时钟电路模块：

晶振为单片机提供时钟信号如图3-5所示，其中Y1为12M。电容的大小在30pF左右，两个电容的一端相连并且接地，而另一端分别与晶振两端相连，然后分别接在单片机的XTAL1和XTAL2口。

图3-5时钟电路模块

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基于单片机的果园环境温度检测报警系统设计

（3）复位电路模块

使用复位电路可以是单片机重新启动，之前的数据都会被清除，单片机内部的CPU及其他的部分都会返回初始状态。一般单片机的RST引脚作为复位引脚，它与单片机内部的施密特触发器相连。在单片机正常工作的时候，如果在RST引脚上加上一个超过24个振荡周期（2个机器周期）的高电平时，单片机的CPU就会发出响应并且把单片机复位。单片机系统的复位方式有两种：手动按钮复位和上电复位。本次设计采用手动按钮复位，如图3-6：

图3-6复位电路模块

3.4.2 键盘模块

在电路中使用的是独立式按键设计，独立式的按键的一端用导线直接与单片机的I/O口相连，另一端直接接地。所以每一个独立式的按键都要单独使用一个I/O端口，但是每个按键的工作时是不会影响其他的I/O端口的。独立式按键的典型应用如图3-7所示。独立式按键的电路简单方便，程序编写也很简单。缺点是每一个按键要使用一个I/O端口，因此，在需要使用较多的按键时，I/O端口就会不够使用，不是十分的适合。

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