【《基于STC89C52单片机的智能家庭环境监控系统的整体方案设计案例》2800字】

基于STC89C52单片机的智能家庭环境监控系统的整体方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u14985基于STC89C52单片机的智能家庭环境监控系统的整体方案设计案例 1129761.1系统构成 1133511.2方案设计 1194341.2.1单片机的选择 1251791.2.2传感器的选择 3121021.2.3显示屏的选择 3234221.2.4防盗检测的选择 41.1系统构成设计涉及主硬件为：蜂鸣器报警电路，LCD1602液晶显示模块，按键设置，MQ-2烟雾传感器，DHT11温湿度传感器，人体红外感应器，STC89C52单片机组成。本研究设计框图如图2-1所示。报警电路烟雾传感器AD转换模块报警电路烟雾传感器AD转换模块液晶显示温湿度传感器液晶显示温湿度传感器主控电路红外人体传感器按键系统红外人体传感器按键系统图2-1系统方框图1.2方案设计1.2.1单片机的选择第一个方案：选用单片机AT89C52。AT89C52单片机是ATMEL公司制作的一款拥有非易失性存储技术生产、高密度、兼容标准MCS-51\t"/item/AT89C52/_blank"指令系统的单片机，单片机自带了可以长久保存数据的Flash\t"/item/AT89C52/_blank"存储单元和通用8位\t"/item/AT89C52/_blank"中央处理器。它是一个高性能，低电压的CMOS8位单片机，这种单片机不需要太好的开发设备，一般不是损坏的设备都可以使用，并且开发时不需要太多的时间。AT89C52单片机可以将程序进行加密处理，开发者们可以放心大胆的将程序保存在单片机里面不用担心有人从中盗取数据。同时，AT89C52非但不贵还相当的便宜，网络市场上面货物充足完全不担心买不到它。AT89C52可以构成单片机的最小系统，这样不仅大大减小了系统的体积还减少了系统的成本，甚至增加了系统的可靠性。只要是程序长度小于8K，用户可以自由支配四个I/O口的使用权。能用5V电压编程，擦写的时间很短，只需要10ms，不但如此它是可以反复擦写的有效的降低了开发成本。AT89C51芯片拥有着三级程序存储器加密，提供了自由便捷而且过硬的加密手段，能完全保证系统或者程序不被意图不轨之人利用。AT89C52拥有着3个程序加密的位置，可以对芯片当中分别为LB1、LB2、LB3的3个加密位进行编程（P）或不编程（U）来得到。当LB1加密位被编程时，处于复位的时候时，会锁存并采样EA端逻辑电平被，如果在通电之后单片机一直没有复位，则会将一个随机的数值作为锁存起的初始值，而且这个随机数值会被一直保存着直到单片机复位。为了能够让单片机可以正常不出差错的运行，所以该引脚当前的逻辑电平必须和被锁存的EA电平值一模一样。此外，想要清除加密位只有擦除整个单片机这一种方法。第二个方案：选用单片机STC89C52，它是一种具有高性能、低功耗的CMOS8位微控制器的单片机，嵌入式控制应用系统在单片机STC89C52的帮助下可以拥有更加有效、更加灵活地解决方案。STC89C52与AT89C52的指令系统基本上是完全一致、完全兼容的，但实际操作我们发现两者的操作以及功能上面有很大的不同。（1）STC89C52拥有ISP，可以在线编程，只需要接上相对应的线即可。而AT89C52没有ISP，需要取下来用编程器。（2）STC89C52单片机自身本来就带有EEPROM，哪怕是关机之后再次开机你之前的程序数据也都还在不会丢失，比如设置好的需要在温度湿度的上限下限报警的设定值，烟雾浓度的阈值等等。AT89C52则没有这样的功能，只有外接扩展存储器才能够实现和STC89C52一样的断电保存功能。（3）在执行指令的速度上STC89C52比起AT89C52快了很多很多，是它的3-30倍，虽然执行速快是好事，但是由于STC89C52和AT89C52的程序是可以通用的，所以有可能在AT89C52上的程序到了STC89C52就运行得不尽人意，尤其是在那些对时序有着严格要求的模块身上表现的最为明显，在STC89C52上使用的时候可能需要加长延时。（4）STC89C52单片机的工作电压为5.5V~3.3V（5V的单片机）/3.8V~1.0V9（3V的单片机），而AT89C52的工作电压为5V。这样对比之下STC89C52对于工作环境的要求并不高，可以应用的环境比AT89C52要多得多。所以在有一个系统使用STC89C52时好用，用AT89C52不好用很有可能是供电的原因。对比了这两种单片机我发现STC89C52的泛用性更强，可以更加方便的实现我所需要的要求，再加上我在学校学习过的数字电路、单片机原理中学习的也是STC89C52、C语言等等课程，以及同学和老师都对STC89C52更加了解，所以我选择了STC89C52作为主控芯片，价格便宜，能够在大部分环境使用，自身就能实现断电保存功能，编程和下载程序更加方便。1.2.2传感器的选择第一个方案：选用DS18B20作为温度传感器模块用来检测环境的温度。DS18B20是一个在单片机制作中经常用到的优秀的数字温度传感器。输出的是数字信号。它拥有成本低，精密度高，接线方便，体积小，抗干扰能力高等特点。DS18B20的温度测量范围在-55℃~+125℃，-10℃~+85℃，误差范围在±0.5℃，最高精度可达0.0625℃。第二个方案：选用DHT11温湿度传感器，它不仅仅可以检测温度还可以检测湿度，所以它可以用作温度和湿度的传感器检测模块。它已经校准数字信号输出。DHT11温湿度传感器的测量范围是，湿度5~95%RH，温度-20~+60℃，而误差范围是，湿度±5%RH，温度±2℃。DHT11拥有着性价比高，功耗低，体积小，响应快，抗干扰能力强等优点。对比两个方案我发现DHT11的精密度虽然不如DS18B20但是DHT11却比DS18B20多了一个湿度检测的功能，而且在温度检测的功能上也不算很差，再加上DHT11比较稳定以及它的高性价比，所以我选择来了DHT11。1.2.3显示屏的选择第一个方案：选用12864液晶屏显示屏。这并不是指某一个型号的液晶显示屏，而是说明这个显示屏有什么样的特性。12864是对于128*64点阵液晶模块所拥有的点阵数的简称。这类显示模块能够很好地显示图形图像以及汉字也可以很好地显示，在它的内部自带了64*256点阵显示RAM、128个字符、以及8192个汉字。该点阵的屏显经常出现在各种小型设备之上，能够很好地匹配这些小型设备，并且相对来说成本也是较低的。第二个方案：选用LCD1602液晶显示屏。它是由M*N个显示单元组成的\t"/item/LCD1602/_blank"点阵图形式液晶。打个比方LCD显示屏有64行，128列，每1个字节的8位对应着显示屏的8列，也就是每行有128位，16个字节，共128个点组成。显示RAM区的1024字节与显示屏上1024个显示单元相互对应，每一个显示单元都和跟他相对应的字节的内容有关，字节内容控制着显示单元的亮与暗。LCD1602还有一些显示效果，比如让字符从左向右依次显示或者从右向左依次显示等等。对比两个显示屏两者之间的功能相差不大，编程的难度方面也基本一致，原理上也是，都是写指令、地址、数据等等。不过12864液晶显示屏显示的东西明显比LCD1602更多更全面。两者都满足本次设计的要求，但是一块12864液晶显示屏最低也要四五十块钱，而LCD1602液晶显示屏只需要五六块钱，从价格上看LCD1602液晶显示屏完胜12864液晶显示屏。所以在我的精打细算之下我选择了便宜的LCD1602液晶显示屏。1.2.4防盗检测的选择对于防盗模块来说HC-SR501人体红外感应器是一个很好的选择。人体正常的体温一般在37度左右，因此人体会发出一种特定的波长，这种特殊的波长是红外线，在10UM左右。这种特殊的波长可以被被动式的红外探头所检测到，所以用这种被动式的红外探头用来检测这种特殊的波长就可以确定是否有人进入检测范围。为了增加这种红外探头对人体的敏感度和增加它的抗干扰性，所以人们用一种特殊的菲涅尔滤光片覆盖在它的辐射照面，减少外来环境带来的误差干扰。这种被动式的红外探头，它的传感器是由两个相互串联或者是并联的热释电元所组成的。