分立式生活环境表的研究与制作-毕业设计Word下载.doc
《分立式生活环境表的研究与制作-毕业设计Word下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分立式生活环境表的研究与制作-毕业设计Word下载.doc（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2.1单片机芯片的选择方案与论证
方案一:
采用89C51芯片作为硬件核心，采用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。
方案二:
采用AT89S52,片内ROM全都采用FlashROM；
能以3V的超底压工作；
同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KBROM存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。
所以选择采用AT89S52作为主控制系统。
2.2显示模块的选择方案和论证
方案一：
采用LED数码管动态扫描,虽然LED数码管价格适中,对于显示数字也比较合适,然而需要显示多位数字和字母时,编程就会变得很复杂，而且占用的单片机口线多。
方案二：
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示.
方案三：
采用LCD液晶显示屏,LCD液晶显示屏尽管价格比较贵，但它的显示功能强大,可显示大量字符,显示多样,清晰可见,,需要的接口线少。
所以采用LCD液晶显示屏作为显示。
2.3时钟芯片的选择方案和论证
直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。
采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。
采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA.
所以采用DS1302提供时钟。
2.4温度传感器的选择方案与论证
使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行A/D转换。
。
此设计方案需用A/D转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。
采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除A/D模块，降低硬件成本，简化系统电路。
另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。
所以采用数字式温度传感器DS18B20测量温度。
2.5路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定:
采用AT89S52作为主控制系统;
DS1302提供时钟；
数字式温度传感器；
LCD液晶显示屏作为显示模块。
3系统硬件设计
3.1系统总框图
本系统以集成芯片为主，以C语言为开发语言，通过对硬件进行软件编程实现所需要的功能。
系统的总框图如图3.1-1所示，以下的内容就是根据总框图逐步实现的。
峰鸣器闹铃模块
键盘输入电路
AT89S52
主控模块
DS1302时钟模块
DS18B20温度模块
显示电路
图3.1-1系统总框图
系统总框图说明：
DS1302时钟模块可以输出其当前日期及时间
键盘输入电路可以调整日期，时间及整体的转换
DS18B20温度模块可以测量当前室内的温度
峰鸣器闹铃模块可以做整点报时
3.2原理图设计
3.2.1AT89S52模块
目前，在我国比较流行的就是美国ATMEL公司的89C51它是一种带FlashROM的单片机，事实上,89C51目前正在用89S52代替。
本系统是以AT89S52作为主控芯片。
AT89S52采用40Pin封装的双列直接DIP结构，图5.1－1是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。
时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体（2-12MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。
另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。
·
输入输出（I/O）引脚：
Pin32-Pin39为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，这些输入输出脚的功能阐述如下：
P0口（32脚～39脚）：
是双向8位三态I/O口。
P1口（1脚～8脚）：
是8位准双向I/O口。
由于这种借口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。
P1口能驱动（吸收或输出电流）4个TTL负载。
P2口（21脚～28脚）：
访问外部存储器时，它可以作为高8位地址总线送出高8位地址。
P2可以驱动（吸收或输出电流）4个TTL负载。
P3口（10脚～17脚）：
P3口的8条线都定义有第二功能，如表3.2.1-1所列。
表3.2.1-1P3口的第二功能表
引脚
第二功能
P3.0
RXD（串行口输入端）
P3.1
TXD（串行口输出端）
P3.2
INT0（外部中断0请求输入端，低电平有效）
P3.3
INT1（外部中断0请求输入端，低电平有效）
P3.4
T0（定时器/计数器0的技数脉冲输入端）
P3.5
T1（定时器/计数器0的技数脉冲输入端）
P3.6
WR（片外数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）
P3.7
RD（片外数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）
3.2.2DS1302时钟模块
通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒分时日月年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整。
时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。
DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线。
1.RES复位，2.I/O数据线，3.SCLK串行时钟。
时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。
DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
现用DS1302的引脚图及引脚功能表来描述其结构功能。
18
27
36
45
VCC2VCC1
X1SCLK
X2I/O
图3.2.2-1DS1302的引脚图
表3.2.2-1引脚功能表
引脚号
引脚名称
功能
1
Vcc2
主电源引脚
2，3
X1,X2
振荡源，外接32.768KHz晶振
4
RST
接地
5
GND
复位/片选端
6
I/O
串行数据输入/输出端（双向）
7
SCLK
串行时钟输入端
8
Vcc1
备用电源
工作原理：
时钟芯片主要由寄存器、控制寄存器、振荡器、实时时钟以及RAM组成。
为了对任何数据传送进行初始化，需要将RST置为高电平且将具有地址和控制信息的8位数据（控制字节）装入移位寄存器。
数据在SCLK的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输入数据。
时钟脉冲的个数在单字节方式下为8加8（8位地址加8位数据），在多字节突发模式方式下为8加最多可达248的数据。
DS1302的电路设计图如图3.2.2-2所示。
图3.2.2-2DS1302电路设计图
3.2.3DS18B02模块
首先，DS18B02的性能如下：
◆单线接口：
仅需一根口线与MCU连接进行通信。
◆多个DS18B20可以并联在惟一的3线上，实现多点组网功能。
◆无需外围元件
◆可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V。
◆零待机功耗。
◆测温范围：
-55～125℃。
固有测温分辨率为0.5℃。
◆通过编程可实现9～12位的数字读数方式。
◆用户可自设定非易失性的报警上下限值。
◆支持多点组网功能，多个DS18B20能联在惟一的三线上，实现多点测温。
◆报警搜索命令可识别哪片DS1820超温度限。
◆负压特性，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。
其次，DS18B02的内部结构示意图如图3.2.3-1所示。
64位ROM
和
单线接口
存储器与控制逻辑
I/O
高
速
缓
存
温度传感器
低温触发器
高温触发器
C
8位CRC发生器
VDD
图3.2.3-1DS18B02内部结构示意图
DS18B20的测温原理：
DS18B20的测温原理如图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数。
减法计数器1
低温系数振荡器
升级会员 