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3.2单片机系统设计
在当今新科学技术飞速发展的年代里，单片机的应用已越来越受到人们的重视，它被广泛的应用于家电、医疗、智能仪表、工业自动化等各个领域。单片机全称单片微型计算机，是将计算机的基本部分微型化，使之集成在一块芯片上的微机。目前市场上较为流行的单片机有Intel公司和Philip公司的8051系列单片机．Motorola 公司的M 6800系列单片机。Intel公司的MCS96系列单片机以及Microchip 公司的PIC 系列单片机。片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行I/O口、定时/计数器、A/D、D/A、中断控制、系统时钟及系统总线等。本课题是利用Intel的80C51控制整个系统。80C51单片机包含下列几个部件：1个8位CPU、1个片内震荡器及时钟电路、4KB ROM程序存储器、128B RAM数据存储器、可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路、32条可编程的I/O线、2个16位的定时/计数器、1个可编程全双工串行接口、5个中断源、2个优先级嵌套中断结构。
本课题运用Intel公司的80C51进行系统控制，运用到了复位电路，时钟电路，串口，I/O口。
复位电路：无论哪种单片机，都会涉及到复位电路。如果复位电路不可靠，在工作中就有可能出现“死机”，“程序走飞”等现象。所以，一个单片机复位电路的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。复位操作完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。当80C51单片机的复位引脚RST出现5ms以上的高电平时，单片机就完成了复位操作，如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序，因此要求单片机复位后能脱离复位状态。复位操作通常有上电和开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。常用的上电复位且开关复位电路如图3.6所示，上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。单片机的复位操作使单片机进入初始化过程，其中包括是程序计数器PC=0000H，P0-P3=FFH，SP=07H，其他寄存器处于零，程序从0000H地址单元开始
基于单片机的多温度检测系统的设计与protues仿真
执行，单片机复位后不改变片内RAM区中的内容。
图3.6 .复位电路
时钟电路：80C51单片机的时钟信号通常用内部振荡和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAX2外接晶体振荡器，就够成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选用6MHZ、12MHZ或24MHZ。内部振荡器方式如下。如图3.7，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为5-30PF。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定。外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内，这种方式适于用于用来使单片机的时钟与外部信号保持一致。
图3.7 时钟电路
3.3按键及显示电路设计
本课题要将传感器的温度信号和键盘输入的控制信号都显示出来，利用单片机80C51传输控制信号。
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输人数据、传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段,键盘实质上是一组按键开关集合,通常选用机械弹性开关,它们利用了机械触点的合、断作用。键的闭合与否，反映在输出电压上就是呈现低电平还是高电平，通过对电平高低状态的检测，便可确认是否有按键按下。为了确保CPU 对一次按键动作只确认一次， 那就必须消除抖动的影响，这样才能使键盘在单片机系统中使用得更加稳定。常用的键盘接口分为独立式按键接口和矩阵式键盘接口。在本系统中，按键主要是用来设置温度的上下限，对其上限加和下限减操作，以达到所要求的温度值。 因此采用独立式键盘来完成这一功能。
该温控系统主要包括：时钟模块、复位模块、报警模块、键盘模块、温度采集模块、液晶显示模块以及温度控制模块等。其中时钟模块和复位模块是启动芯片80C51不可或缺的。温度采集模块只是采用DS18B20，通过P1.0口对其初始化、读操作和写操作，控制DS18B20采集数据并转换后的数据传到单片机里进
基于单片机的多温度检测系统的设计与protues仿真
行处理。液晶显示模块是选用LCM1602来显示实时温度和所设定的温度上下限值，其中数据命令选择端RS接P3.7，读写选择端R/W接P3.6，使能信号E接P3.5，而引脚VEE接在可变电阻器上，通过调整其电阻值来调节液晶显示器对比度。键盘模块是S0复位、按钮S1、S2、S3和S4组成，其中S1是设定温度上下限的确认按键，而S2、S3分别是对温度上下限设定值进行“加一”、“减一”操作。报警模块则是由三极管驱动蜂鸣器报警。该系统中可以用DS18B20来存储设置温度上下限的值。该系统硬件电路的主要原理图见图1所示:
图3.8 显示电路图及按键控制
3.4报警电路设计
为了实现四点温度检测报警系统，本课题采用80C51单片机作为主控制器，采用扫描的方式对四点DS18B20温度传感器获取对应该位置的温度值，经处理后可以立即发送到单片机，如只要四点温度有一个不在设定的范围内，给出报警信号。系统总体硬件电路如图3.11所示。