1.1温度采集器件的选择
方案一：采用具有负温系数的热敏电阻进行温度信号采集，热敏电阻具有体积小，精度高，响应快，耐振动等优点。但是热敏电阻阻值较大，目前阻值最大的达到500KΩ。如果采用分压法，经AD转换求温度，功耗会很大，即使串联3MΩ电阻，电流仍然在1μA左右，而且通过测量，当串联电阻太大时，不仅降低了测量准确性，而且由于电流太小，受外界的干扰会很大，数值不稳。
方案二：采用热电阻进行温度信号采集，它们的阻值随温度的变化而变化，通过常用的AD转换可以很方便的得到温度值。从理论上讲，利用铂电阻测温，精度可以做得很高，比如Pt1000的精度可达0.05℃。另外，铂电阻测温范围宽，可达到数百度。但是由于它阻值较小，若串在电路中功耗会很大，并且价格昂贵。
方案三：采用数字温度传感器，它能将采集到的温度信号直接转换成数字信号，并且方便组网进行多点温度采集，价格相对便宜，功耗也较低，具有很好的温度分辨率，比如DS18B20最大温度分辨率高达0.0625℃，并且由于传输的是数字信号，所以抗干扰能力很强。DS18B20测温范围相对较宽，可达-55℃到125℃，精度为±2℃，其各方面均可达到题目要求。 综合考虑，选择方案三。
1.2时钟模块的选择
方案一：使用DHT11进行湿度检测，但是与单片机直接通讯的精确度不是很高。 方案二：湿度传感器将当前的湿度转换为电压，通过ADC0809对电压进行AD采集。 综合考虑，采用方案二。
1.3显示模块的选择
方案一：采用数码管显示。数码管体积小、重量轻，适合显示数字，价格也相对比较便宜，但是由于数码管不能显示汉字跟一些基本的符号，并且本课题需要显示的信息内容比较多，所以不适宜选用数码管。
方案二：采用液晶显示器，它不仅可以显示基本数字信息，而且可以显示丰富的符号信息以及文字信息，显示信息丰富且直观易懂。液晶显示有功耗低，体积小，重量轻，寿命长，不产生电磁辐射污染，界面清晰，操作方便等优点。目前市场上已经推出多种低电压（3V）供电液晶。
系统采用方案二，选用LCD1602显示。
1.4键盘模块的选择
方案一：采用独立式按键电路，每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。但是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多。
方案二：采用阵列式键盘，此类键盘是采用行列扫描方式，当按键较多时可以降低占用单片机的I/O口数目。
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由于本系统所使用的按键不多,所以采用独立式按键电路。
第二章 硬件电路设计
2.1系统硬件设计及组成
系统的硬件设计原理结构图如图2-1所示。该系统由主控模块STC89C51、时钟模块DS1302、
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温度传感器模块DS18B20、键盘接口模块、显示模块和报警模块6个部分组成[2]。
温度采集电路 时钟信号输入电路 键盘输入电路 AT89S52 单片机 报警电路 液晶显示电路
图2-1 系统硬件设计原理图
2.2主控模块
该系统中央控制器采用的是单片机STC89C51，复位电路采用按键复位。STC89C51单片机的管脚说明如图2-2所示。
STC89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机STC89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
STC89C51具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，STC89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求[1],[8],[11]。
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图2-2 STC89C51管脚图
VCC：供电电压。 GND：接地。
P0 口：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。作为输出口，每位能驱动8个LLS型TTL负载。对P0端口写1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在此期间，P0内部上拉电阻有效。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节；程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 端口。P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
P1口几个特殊管脚作用：
1. P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
2. P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） 3. P1.5 MOSI（在系统编程用） 4. P1.6 MISO（在系统编程用） 5. P1.7 SCK（在系统编程用）
P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
P3口特殊管脚：
1. P3.0 RXD（串行输入） 2. P3.1 TXD（串行输出） 3. P3.2 INT0(外部中断0) 4. P3.3 INT0(外部中断0) 5. P3.4 T0（定时器0外部输入） 6. P3.5 T1（定时器1外部输入） 7. P3.6 WR(外部数据存储器写选通)
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8. P3.7 RD(外部数据存储器写选通)
RST: 复位信号输入端，高电平有效。当晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平，就可以使单片机复位。
ALE/PROG：地址锁存允许信号端。地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用作对外输出时钟或定时信号。
PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当STC89C51从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。
2.3温度采集模块
本系统采用的温度采集模块为温度传感器DS18B20。此温度传感器内部自带A/D转换功能，能直接输出数字信号，通过I/O口 P2.0送入单片机进行处理，其电路如图2-3所示。
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