3.6蜂鸣器电路的设计 3.6.1 报警模块的选择
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、定时器等电子产品中作发声器件。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成，有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。因此该产品电路设计简单，操作更加方便，而且具有很高的性价比。
本系统采用蜂鸣器作为报警装置，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、电子玩具、报警器等电子产品中作发生器件。在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。 LS1SPEAKERP2.7R21kQ1PNP 图3-7三极管驱动的蜂鸣音报警电路
3.6.2 本设计蜂鸣器工作原理
本设计采用峰鸣音报警电路，其工作过程就是把传感器采集的数据通过单片机处理后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，否则就作为采样的正常值进行显示。
在本系统中峰鸣音报警接口电路的设计采用压电式蜂鸣器，通过AT89C51的1根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以用一个晶体三极管驱动，如上图3-5所示。在图中，P2.7接晶体管基极输入端。当P2.7输出高电平―1‖时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当P2.7输出低电平―0‖时，三极管截止，蜂鸣器停止发声
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3.7时钟与复位电路的设计
单片机工作的时间基准是有时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2管脚，接一个晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路。
电路中，电容器C1和C2对振荡频率有微调作用，通常的取值范围为（20～40）pF。石英晶体选择6MHz或12MHz都可以，结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计数初值。
时钟电路中的电容C1和C2为1nF，晶振的频率为12MHz。电路图如下
C11nFX1CRYSC2
1nF图3-8 时钟电路
单片机的RST管脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。复位信号是高电平有效，高电平有效的持续时间应为2个机器周期以上。
单片机的复位方式有上点自动复位和手工复位两种。只要VCC上升时间不超过1ms，它们都能很好地工作。复位以后，单片机内各部件恢复到初始状态。电阻电容器件的参考值为R1=10K，C3=30PF。RET按键可以选择专门的复位按键，也可以选择轻触开关。
复位电路为手动复位，电路图如下
30PFC3R1S1710k 图3-9 复位电路
3.8单片机与上位机通讯电路设计
为了对采集到的数据进一步处理，需要将单片机采集的温度和湿度数据传输到上位机，利用单片机的 RXD、TXD 接口连接到 RS232 串行口接收或发送数据和指令，但是单片机的 TTL 电平和 RS232 不兼容，因此使用了 MAX232 进行电平转换，AT89S52具有串行通讯接口(SCI),SCI 是为能与 CRT 终端及计算机等外设通讯的全双工异步系统，本系统采用 RS-232C 接口方式，传送波特率为9600比特。接口芯片采用 MAX232，这种芯片可以实现TTL电平和RS-232C接口电平之间的转换，也就是可以把5V电平表示―1‖、0V电平表示―0‖的逻辑，转换成-3~15V电平表示―1‖、
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+3~15V电平表示―0‖的逻辑，从而解决了由于PC机的串行口是 RS-232C 标准的接口，其输入输出在电平上和采用TTL 电平的 AT89S52 在接口时会产生电平不同的问题。因此，PC机和 AT89C51 单片机串行通信便可以顺利进行。 3.8.1 RS-232C简介
在单片机通信中, 谈到串口通信, 必然涉及RS-232C。RS-232C 总线标准是美国 EIA (电子工业联合会)与 BELL 公司一起开发并于1969年公布的通信协议，该总线是广泛使用在微机数据终端设备DTE和数据通信设备 DCE 之间的外部总线接口。RS 是英文―推荐标准‖的缩写,232 是标志号,C 表示修改的次数。RS232C 定义了数据终端设备(DTE) 与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。接口标准包括机械特性、功能特性和电气特性等方面的内容。在电气特性中,采用负逻辑电平表示,规定逻辑0 电平为+ 5 V —+15 V ,逻辑1 为 15 V — 5 V ,常称之为RS232电平。而单片机输出的是TTL 或COMS 电平。我们知道, TTL/ COMS电平规定逻辑0电平为0 V ,逻辑1 电平为+ 5 V。显然,当PC机与单片机进行通信时,其接口就不能直接相连,必须经过电平转换,否则就会损坏设备。
当微机配备了 RS-232 接口后，它不仅可以与多种仪器和外设连接，而且，通过它还可以在两台微机之间进行近程及远程的通信。该总线有以下优点:
（1）串行通讯成本低廉，通用性强，符合RS-232标准的串行口已成为PC机的标准配置；
（2）通过该总线接口，可以使微机控制各种测量仪器，组成自动测试系统； （3）扩展了微机的应用领域，使个人计算机的功能得以加强；
（4）现代信息处理系统要求电子测量、通信和微机有机结合在一起，即用测量仪表采集、检测信息，用通信网络进行传输，并通过计算机进行处理和控制；
（5）RS-232C的信号连接十分灵活，通过对信号线进行适当调整，即可通过MODEM进行远程传送，也可以直接连接应于近距离传输。
RS-232C的总线可分为四类信号线，即数据总线、控制总线、定时总线和信号地线。
数据线:数据传送是串行的，可工作在全双工或半双工状态。
控制总线:该总线由发送控制信号、接收控制信号和设备状态信号组成，发送控制信号有RTS和CTS；接收控制信号有DDC，信号品质检测器和振铃指器。
定时总线:该信号是确定数据位的中心，不向外部提供； 信号地线:RS-232C采用负逻辑工作，即逻辑―l‖电平为-5V-15V，逻辑―0‖的电平为+5V—+15V。
RS-232C 总线是以异步串口的方式工作，异步串行通信具有异步和串行两个特点。所谓串行，是指发送方和接收方之间数据信息是在单根数据线上每次传送一个二进制位。所谓异步，是指同一数据字符内的定时和顺序是严格的，而相邻两个数据字符之间的停顿时间可以长短不一。 3.8.2 MAX232简介
本系统采用的是 MAXIM 公司生产的 MAX232 接口芯片，该芯片就是MAXIM 公司专门为PC 机 RS2232 标准串口设计的电平转换电路。MAX232 芯片与 TTL/ COMS 电平兼容,片内有2个发送器,2个接收器,且使用+ 5 V单电源供电,使用非常方便。
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MAX232 芯片能够同时满足TTL向 RS232C 和 RS232C 向 TTL 电平转换的功能。同时，MAX232 具有 士15V 的防静电释放功能，能保持在 士15V 的静电释放的情况下正常工作，不损坏两端的器件，提高了系统工作的可靠性。
MAX232 可分为三部分：
（1）电荷泵。电荷泵的主要任务是将直流5 V 电源转换为±10 V 的电源,以满足TTL/ CMOS 电平转换成RS23 电平的需要，它主要由1 - 6 脚和外接的4个电容( C1 - C4 ) 组成。
（2）将TTL/ CMOS 电平转换成 RS232 电平。主要由11 ( T1IN ) 脚、10 脚( T2IN ) 、14 脚( T1OUT ) 和7 ( T2OUT ) 脚构成。在实际应用中,常将11 脚(或10 脚) 与 AT89S52 单片机的串行发送端 TXD 相连接,而将14 脚(或7 脚) 与RS232 相连接。这样从单片机输出的 TTL/ CMOS 电平, 经过MAX232 内部电路,转换成了 RS232 所需要的电平,由14 脚(7 脚) 送至RS232。
（3）将±10 V 的 RS232 电平,转换成 TTL/ CMOS 电平。RS232 电平由13 脚(R1IN ) 或8 脚(R2IN ) 输入,经过转换后的 TTL/ CMOS 电平由12 脚( R1OUT ) 或9 脚( R2OUT ) 输出,送至 AT89S52 单片机的接收端 RXD。
16 脚(V CC) 电源端, + 5 V 直流电源供电;15 脚( GND) ,电源接地。 MAX232 芯片控制电路及接口如下图所示：
C41nF1C1+1112109T1INR1OUTT2INR2OUT3C1-T1OUTR1INT2OUTR2INVS+VS-C2+4C2-141378261uFT1OUTR1INU3C6C75MAX2321uFC51nF 图3-10 MAX232控制电路
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第4章 系统软件设计
4.1 系统软件总体设计
整个温湿度检测系统是在程序控制下工作的，该系统的软件全部采用汇编语言编写，以提高系统的快速性和实时性。其设计方法与硬件设计相对应，同样采用模块化的设计思想，将该部分设计划分为相应的程序模块，分别进行设计、编制和调试，最后通过主程序和中断处理程序将各程序模块连接起来。这样有利于程序修改和调试，增强了程序的可移植性。整个软件系统主要有以下几部分:主程序、数据采集、数据标度变换处理及键盘显示等程序。 4.2 主程序设计
根据设计要求，首先要确定软件设计方案，即确定该软件应该完成哪些功能；其次是规划这些功能需要分成多少个功能模块，以及每一个程序模块的具体任务是什么。模块的划分有很大的灵活性，但也不能随意划分。划分模块时应遵循下述原则： (1) 每个模块应具有独立的功能，能产生一个明确的结果。 (2) 模块之间的控制参数应尽量简单，数据参数应尽量少。控制参数是指模块进入和退出的条件及方式，数据参数是指模块间的信息交换（传递）方式、交换量的多少及交换的频繁程度。
(3) 模块长度适中，模块语句的长度通常在20～100条的范围较合适，模块太长时，分析和调试比较困难，失去了模块化程序结构的优越性；模块太短则信息交换太频繁，也不合适。
根据模块的划分原则，我们将该程序划分成七个模块，如图4-2所示。
主程序模块 数码管动态扫描模当前时间计时模块 输入闹钟时间模块 当前时间调整模块 蜂鸣器报警模块 数制转换模块 图4-1 主程序模块
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