大学毕业设计说明书 时钟电路显示电路复位电路STC89C52单片机报警系统DS18B20温度传感器
图2.3 DS18B20设计框图
控制电路在温度检测模块中，由于DS18B20的芯片的测温是数字集成温度测量，它的外接电路非常简单，只有三只管脚，一根电源Vcc，一根接地，另外一根接STC89C52的T0端（P3.4），它的温度测量数字转换及单片机的控制，是通过复杂的编程实现的。
2.3方案论证与选择
综合上述三种方案，均可实现温度的采集与温度处理。针对第一种方案采用LM35温度传感器，在进行温度检测后需经放大电路将模拟信号放大，再经A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，最终传送到显示电路部分进行温度的显示。该方案在硬件设计上较为复杂，需要的电路部分较多，而且LM35传感器的一个缺点是无法指示低至零的温度。第二种方案利用热敏电阻，但其精度、重复性、可靠性较差，测温范围较窄、互换性差等。第三种方案采用数字温度传感器DS18B20，它具有线性好、精度高、灵敏度高、体积小、使用方便，且电路设计简单等特点。因此，通过比较本次设计选择采用第三种方案来实现系统功能。
对于系统的显示部分，在方案的设计中没有对显示模块具体的分析，采用LCD液晶显示还是采用数码管显示温度。液晶显示器(LCD)是现在十分普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（LCD）的原理与阴极射线管显示器（CRT）大不相同。LCD是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。但液晶显示的亮度不够，比较模糊；数码管不仅价格便宜而且容易驱动，亮度好且比较稳定。因此，比较分析考虑选择利用数码管进行显示，具体的详细介绍将在第三章中说明。
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大学毕业设计说明书 3 各单元模块设计
本设计的整体电路是由单片机系统模块、晶振时钟电路模块、复位电路模块、温度检测系统模块、显示电路模块、报警系统模块、键盘控制模块和电源电路模块组成。各部分电路共同作用，完成系统的温度检测及显示。
3.1 单片机系统电路
MCS-51单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种方式为外部时钟方式。 1、内部时钟方式
MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益的反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XATL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶振荡器（简称晶振）和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，图3.1是MCS-51内部时钟方式的振荡器电路。
图3.1 内部时钟方式电路
电路中的电容C1和C2典型值通常选择为30pF左右。对外接电容的值虽然没有严格要求，但电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶振的振荡频率的范围通常是在1.2MHz～12MHz之间。晶振的频率越高，则系统的时钟频率也就越高，单片机的运行速度也就越快。但反过来运行速度快对存储器的速度要求也就相对高，对印制电路板（也称印刷电路板）的工艺要求也高，即要求线间的寄生电容要小；晶振和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的电容。
MCS-51常选择振荡频率6MHz或12MHz的石英晶体。随着集成电路制造工艺技术的
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大学毕业设计说明书 发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，现在某些高速单片机芯片的时钟频率已达40MHz。
实际应用中通常采用外接晶振的内部时钟方式，晶振的频率高一些时可以提高指令的执行速度，但相应的功耗和噪声也会增加，在满足系统功能的前提下，应选择低一些的晶振频率。当系统要与PC机通信时，应选择11.0592MHz的晶振，这样便于将波特率设定为标称值。 2、复位电路
MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现的。复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。单片机的工作就是从复位开始的。当89C52的RST引脚加高电平复位信号（保持2个以上机器周期）时，单片机内部就执行复位操作。复位信号变低时，单片机开始执行程序。
复位电路通常采用两种基本形式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位，如图3.2所示。本系统电路设计中采用的上电与按键复位电路。
图3.2 单片机复位电路
上电自动复位是通过外部复位电路的电容来实现的。当电源接通时只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电位。当时钟频率选用6MHz时，C取22uF，R取1K。
除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。通常实际运用中大都采用的是按键与上电复位电路，电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc接通而实现的。在单片机运行期间，还可以利用按键完成复位操作。实际应用中如果单片机断电后，有可能在较短的时间内再次加电，可以在R1上并接一个放电二极管，这样可以有效的提高此种情况下复位的可能性。
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大学毕业设计说明书 3.2温度采集电路
VCCR45.1KJ10321DS18B20T0
图3.3 温度采集电路
温度传感器DS18B20芯片的数据端连接到单片机的P3_4端，向单片机传送温度信号，它的1引脚接地，3引脚和数据端之间接一个电阻后接电源VCC，这样实现对温度的检测。
3.3显示电路
系统采用4个八段数码管对温度进行显示。4个数码管拼接成4位的LED数码管显示器，它们有公共的段选线（a,b,c,d,e,f,g,dp），每一位数码管有各一个位选线，控制该LED显示位的亮与暗。具体的显示电路如图3.4所示。
由下图可知，4位LED数码管的段选线是由STC89C52的P0口控制，又因为LED显示段码时至少需要20mA，所以在段选线与单片机引脚之间加上拉电阻驱动数码管的段。同时，LED显示器的位选线是由PNP三极管来控制，其中三极管充当的是开关作用，它主要是工作在饱和区和截止区。三极管的基极接到单片机的I/O口，集电极连接数码管的位选端，基极接Vcc。
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G1G2G3abcdefdpgLED1R15R16R17R18R19R20R21R222202202202202202202202201174211053p00p01p02p03p04p05p06p074LED-SM
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12T2R26T3R27T4R286G4
T10R299012220901222090122209012220VCCp24p25p26p27 图3.4 显示电路
3.4报警电路
系统设定有一定的温度范围，当系统检测到的温度不在预设的范围时，则需要发出警报，警报系统由PNP三极管和扬声器组成。
虽然扬声器的控制和LED的控制对于单片机是一样的，但是在外围硬件电路上却有所不同，因为扬声器是一个感性负载，一般不建议用单片机的I/O口直接对它进行操作，所以最好加一个驱动三极管，在要求较高的场合还会加上反相保护二极管，在本设计中对扬声器的要求并不高，所以没有加反相的二极管保护，硬件电路原理如图3.5所示。
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