电子系统设计实训报告

电子系统设计实训报告

指导教师

学生姓名

学号

专业电子信息工程

教学单位物理与电子信息学院

完成时间

一、实训内容要求

1.1实训内容

本系统以STC89C52RC单片机为控制核心,结合5261BSLED数码管显示模块,LED 灯和蜂鸣器光报警模块,DS18B20测温模块,电源模块,按键输入模块等几部分组成,完美的实现了环境实时温度信息采集、数值显示、设置、报警、执行等功能。

1.2实训要求

自行设计以STC89C52RC40单片机为控制核心的实用单片机控制系统的硬件电路，实现至少一个环境参量信息采集、数值显示、报警功能。

根据设计，利用万用板焊接硬件电路，并做简单调试。

要求模块化设计，单片机最小系统模块、显示模块、信息采集报警模块、键盘模块，主要贵重器件用排座插接，电阻、电容、按键等元器件要求布局合理、无虚焊。

二、设计方案

2.1系统组成框图

根据设计要求，总体系统应该包括单片机控制模块，键盘模块,温度测量模块，显示模块，报警模块，电源模块，通信模块等几部分组成。STC89C52RC单片机作为主控制模块，接收到DS18B20温度传感器的温度信号，由5261BSLED共阳数码管作为显示模块将测得的温度值实时的显示出来，键盘模块可调节设定温度值，如果当前温度大于设定的温度值，报警模块可发出声光报警。系统总体框图如图1.1所示。

图1.1系统总体框图

2.2 基本模块设计

2.2.1控制模块

方案一：采用TI公司的MSP430F149单片机。MSP430系列单片机是一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器。但编程复杂，价格较高。

方案二：采用STC89C52RC单片机，控制简单，易于操作，具有驱动能力强、集成度高、功耗低、性价比较高、电路抗干扰能力强。

经过我们的综合考虑，选择STC89C52RC作为本系统的主控制模块。

2.2.2 键盘模块

方案一：采用4x4矩阵按键，但是占用的I/O口较多，但它连接、制作比较麻烦，程序控制比较复杂。

方案二：采用独立按键，其连接、制作比较简单，程序控制比较容易，且能很好的完成题目要求的功能。

由于独立按键模块连接、制作比较简单，程序控制比较容易，因此我们采用方案二。

2.2.3温度测量模块

方案一：采用DS18B20温度传感器作为测温模块，DS18B20数字量输出且外围电路比较少，程序控制比较简单，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量,能很好的完成题目要求。

方案二：采用PMAX6675 K型热电偶温度传感器，精度较高,但其需连接A/D转换芯片，AD转换芯片价格较高，程序控制比较困难。

由于以上原因我们选择方案一。

2.2.4 显示模块

方案一：采用液晶，显示明显，易于观察，但它功耗高，控制麻烦，成本较贵。

方案二：采用5261BSLED共阳数码管作为显示模块，其连接方便、驱动控制相对简单，并且功耗低、占用I/O口比较少，且符合我们的设计要求。

综上所述我们选择方案二，选择5261BSLED共阳数码管作为显示模块。

2.2.5报警模块

方案一：采用扬声器、点阵做声光模块，但是点阵控制较复杂，不好控制，而且扬声器的驱动不好做。

方案二：采用发光LED灯、蜂鸣器做声光报警模块，蜂鸣器和发光LED灯操作简单，价格便宜，功耗低并且还能达到题目的要求。

综合考虑，我们选用方案二。

2.2.6 下载模块

方案一：采用PL2303芯片制作下载器,该器件内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART,但大多为贴片封装,焊接不变

且外围需接晶体振荡器电路设计比较复杂。

方案二：采用MAX232芯片制作下载器, MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。MAX232芯片

是最常用的下载芯片,具有外围电路简单,下载速度快,性价比高,稳定性好等优点。

综合考虑，我们选择方案二。

2.2.7 电源模块

方案二：LM1575T-5.0，5V简易开关电源稳压器(1A)，是开关电源，输出线性好，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，具有自动保护电路但外围电路比较复杂且价格昂贵。

方案二：UA7805输出线性好，输出电压的误差小，功耗低,转换效率高，带负

载能力强。

综合考虑，我们选择方案二。

2.3 系统单元模块选择

（1）单片机控制模块选择STC89C52RC单片机作为核心。

（2）键盘模块采用独立按键。

（3）温度测量模块采用DS18B20温度传感器。

（4）显示模块采用5261BSLED共阳数码管。

（5）报警模块采用蜂鸣器和发光LED灯。

（6）下载模块采用CH340芯片制作。

（7）电源模块采用UA7805进行稳压。

三、系统硬件设计

3.1最小系统模块

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的

改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵

活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节Flash ，512字节RAM ， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM ，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM 、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz ，6T/12T 可选。具有驱动能力强、集成度高、功耗低、性价比较高、电路抗干扰能力强其最小系统原理图如图1.2所示。

3.2测温模块

独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

温度传感器可编程的分辨率为9-12位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置，DS18B20

数字量输出且外围电

图1.2 STC89C52RC 最小系统原理图