西安工业大学毕业设计（论文） 串行数据输入输出端(双向)，SCLK始终是输入端。 3.3.2 DS1302电路设计
DS1302时钟电路的由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。单片机P3.2接DS1302的RST,上电后单片机的P3.2脚自动输出高电平，P3.0作为串行时钟接口，P3.1作为时钟数据的I/O口。DS1302工作原理图如图3.7所示。 BT1VCC U5C916pfY232.768KHZC10346pf2VCC2X1VCC1SCLK87ds1302_sclk3vX2GNDDS1302I/ORST65ds1302_I/Ods1302_RSTR2010KvccR2110KR2210K 图3.7 DS1302原理图
3.4存储电路设计
3.4.1AT24C02芯片的介绍
AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM， 内部含有256个8位字节。AT24C02有一个16字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。AT24C02采用I2C 总线支持任何IC 生产过程(NMOS CMOS、双极性）。两线――串行数据（SDA）和串行时钟 （SCL）线在连接到总线的器件间传递信息。 3.4.2AT24C02存储电路电路设计
AT24C02存储器，它的l、2、3脚是三条地址线,用于确定芯片的硬件地址，在AT89C51上它们都接地。第8脚和第4脚分别为正、负电源（未表示出来）。第5脚SDA为串行数据输入输出,数据通过这条双向I2C总线串行传送,和单片机的Pl.6连接。第6脚SCL为串行时钟输入线,和单片机的Pl.5连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个1K的电阻上拉，第7脚需要接地。AT24C02中带有片内地址寄存器,每写入或读出一个数据字节后,该地址寄存器自动加1,以实现对下一个存储单元的读写，所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间,一次操作可写入多达8个字节的。AT24C02存储电路的工作原理如图3.8所示。
14
西安工业大学毕业设计（论文） VCCR231kR241kU424co2 sck6SCK24C02C24co2 SDA57SDAA2WPA0A1123 图3.8 24C02存储电路图
3.5按键电路设计
为了控制系统的工作状态以及向系统输入数据，应用系统应设有按键或键盘，实现简单的人机对话。键盘是一组按键的集合，键通常是一种常开型按钮开
管。从键盘的结构来分，键盘分为独立式和矩阵式俩类。
本次设计采用独立式按键的方法进行设计，如图3.9所示。使用单片机P1口的低五个按键来进行实现，S1温度设定、S2湿度设定、S3按键加一、S4按键减一、S5调取按键设计电路图在具体连接时,按键一端连接单片机，另一端接地，当按下时,单片机的相应端口呈现低电平。同时,在靠向单片机的一端分别连接了一个上拉电阻，该电阻一方面保证了在按键未被按下时,相应端口的电平能够保持高电平，另一方面也保证了在按键被按下时,电路中高电平被截止,使低电平有效，此外，还可防止电源被短路。
vccR23R410k10kR510kR610kR710kP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4S1S2S3S4S5 图3.9 按键电路设计
3.6报警电路模块设计
目前智能化的测试仪表设计都自带有报警电路。设计报警电路也是为了更完
15
西安工业大学毕业设计（论文） 善系统的功能，本设计采用发光二极管和蜂鸣器为核心的声光报警电路。 报警电路的功能是在AT89C51单片机的检测下实现声光报警或解除报警，如图3.10；当AT89C51单片机检测工作间隙超过规定的量值时，通过报警电路向报警器发出有效信号（高电平有效），声音报警电路接到有效电平后则自动发出预置的报警声，发光二极管报警指示灯发信号，当湿度超过设定的范围时，P0.5输出高电平，LED亮；当温超过设定的范围时，P0.6变成高电平，三极管的基极导通使三极管处于放大状态，蜂鸣器发出声音。处于报警状态。当湿度低于设定的范围时，P0.5输出低电平，LED熄灭；当温低于设定的范围时，P0.6变成低电平，三极管的基极导通使三极管处于截止状态，蜂鸣器不发出声音。报警解除。
vccP1.0R9470BELLQ1NPN1P1.1R8470D1LED 图3.10 报警电路
3.7显示电路
7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。检测相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其检测简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图3.11所示。
图3.11数码管
16
西安工业大学毕业设计（论文） 本课题采用的是动态显示采用六个共阴极数码管来分别显示温度和湿度，前四个显示温度值，后面两个显示湿度值。P2口进行位选择，P0口段选择。根据课题要求温度范围为-10~60度，湿度范围为0~100%，运用共阴极数码管来显示，由于P0口带负载能力较弱，不能够驱动那么多数码管亮，于是加上74LS244进行驱动，保证其正常发光，如图3.12所示。
VCC87654321RP110Kvcc124681911131517vcc910111213141516U51GA1A2A3A42GB1B2B3B474LS244999999P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.71Y11Y21Y31Y418161412abcdDS1AMBERCC123456g7h8bcdefhabcdefgdpafegdGNDbcdpDS2AMBERCCa1b2c3d4e5f6g7h8abcdefgdpafegdGNDbcdpDS3AMBERCC1234567h8abcdefghabcdefgdpafegdGNDbcdpDS4AMBERCC1234567hg8abcdefghabcdefgdpafegdGNDbcdpDS5AMBERCC1234567h8abcdeffghabcdefgdpafegdGNDbcdpDS6AMBERCC1234567h8abcdefghabcdefgdpafegdGNDbcdp2Y12Y22Y32Y49753efgh 图3.12 显示电路
3.8电源电路
本设计需要+5V电源为整个系统供电，电源模块以LM7805为核心设计成输出+5V直流电压的的稳压电源电路。把单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路转换成稳定的直流电压。由于输入电压为电网电压，一般情况下所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而电源变压器的作用显现出来起到降压作用。降压后还是交流电压，所以需要整流电路把交流电压转换成直流电压。由于经整流电路整流后的电压含有较大的交流分量，会影响到负载电路的正常工作。需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。稳压电路的功能是使输出直流电压不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得稳定性 足够高的直流电压。本电路使用集成稳压芯片7805（三端稳压器）解决了电源
LM7805稳压问题.。电路原理图如图3.13所示。
1D2T1AC 220V 50HZTRANS13VIN2+C5GNDVONT+C6vccAC 9V42200pfBRIDGE1C70.1uf100ufC80.1uf 图3.13电源电路
17
西安工业大学毕业设计（论文） 3.9本章小结
本章主要介绍了温、湿度传感器的定义及其分类。对温湿度传感器DS18B20、HS1101、DS1302、AT24C02等芯片的工作原理、内部结构、性能特点做了充分的说明。本章系统阐述了本设计硬件的工作原理。设计了由AT89C51单片机检测的温、湿度测量回路、晶振电路、存储电路、按键电路、声光报警电路、数码管显示电路等说明以及原理介绍。
18