1、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Flash ROM，内部具有4KB ROM 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Flash ROM；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8KB ROM 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
2、，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
3、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2.5V5.5V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
4、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
5、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3.2.1 AT89S52模块目前，在我国比较流行的
6、就是美国ATMEL公司的89C51它是一种带Flash ROM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5.11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-Pin3
7、9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
8、义有第二功能，如表3.2.1-1所列。表3.2.1-1 P3口的第二功能表引脚第二功能P3.0RXD（串行口输入端）P3.1TXD（串行口输出端）P3.2INT0（外部中断0请求输入端，低电平有效）P3.3INT1（外部中断0请求输入端，低电平有效）P3.4T0（定时器/计数器0的技数脉冲输入端）P3.5T1（定时器/计数器0的技数脉冲输入端）P3.6WR（片外数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD（片外数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）3.2.2 DS1302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
9、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。1 82 73 64 5 VCC2 VCC1 X1 SCLK X2 I/O图3.2.2-1 DS1302的引脚图表3.2.2-1 引脚功能表引脚号引脚名称功能1Vcc2主电源引脚2，3X1,X2振荡源，外接32.768
10、KHz晶振4RST接地5GND复位/片选端6I/O串行数据输入/输出端（双向）7SCLK串行时钟输入端8Vcc1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。
11、图3.2.2-2 DS1302电路设计图3.2.3 DS18B02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3.05.5V。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912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C8位CRC发生器 VDD图3.2.3-1 DS18B02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
