2。2 系统方案设计

基于单片机的档案馆温度湿度监测系统主要包括以下几个部分：控制电路、传感器采集电路、显示电路、报警电路和串口通信电路。系统框图如图2-1所示。

图2-1  系统框图

本设计选用STC89C51单片机作为主控芯片，并在外围添加了传感器采集电 路、LCD显示电路、串口通信电路和报警电路。温湿度传感器采用 SHT11来测量温湿度的值，显示电路采用LCD12864显示温湿度数值，串口采用CH340G来进行串口传输，以上电路构成了一个完整的单片机温湿度检测系统。

3 系统硬件设计

3。1 单片机最小系统

3。1。1 单片机的选择

本课题选用的主控芯片为STC89C51，该芯片是采用8051内核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，工作时钟频率最高可达80MHz，片内含4K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，而且器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，在芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元[5]。芯片引脚如图3-1所示

图3-1  STC89C51引脚图

STC89C51单片机特点：

（1）增强型1T精简指令集结构8051 CPU；

（2）工作频率相当于普通8051 的0～420MHz，实际工作频率可达48MHz；

（3）用户应用程序空间12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K字节；

（4）片上集成512 字节RAM；

（5）通用I/O 口（27/23个），复位后：准双向口/ 弱上拉，I/O口可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉、推挽/ 强上拉、仅为输入/高阻；

（6）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），不需要专用编程器，可通过串口（P3。0/P3。1）直接下载程序，数秒即可完成下载；

（7）EEPROM 功能；文献综述

（8）看门狗；

（9）内部集成MAX810 专用复位电路（当外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）

（10）2个16 位定时器/ 计数器；

（11）2路外部中断,可选择为下降沿中断或低电平触发中断；

（12）通用异步串行口(UART)；

（13）SPI同步通信口，主模式/ 从模式；

STC89C51内部结构框图如图3-2所示

图3-2  STC89C51内部结构框图

STC89C51单片机内部器件介绍： 

1。运算器 

运算器的功能：主要用来完成算数运算和逻辑运算。

运算器的组成：

（1）算术逻辑运算单元（ ALU）： 

用于完成各种运算，其中包括加、减、乘、除、移位运算以及与、或、非逻辑运算，ALU 同时还具有传输、程序转移等功能。

（2）累加器（ ACC）： 

累加器是一个8位的寄存器，它在 CPU 中的使用是最频繁的，ALU 中所要进行各种运算的操作数大部分也来自于累加器，ALU 运算完毕以后的结果通常 也会送到 ACC 中保存。

（3）暂存寄存器（ TMP1、 TMP2）： 

它主要是用来存放参与运算的另一个操作数，用户是无法访问的。

（4）状态寄存器（ PSW）： 

PSW 是一个8位的寄存器，它主要功能是用来保存结果的特征信息， 从而对程序可以进行查询、判断和识别。

2。 控制器

控制器的功能：是以一定的时序来辅助单片机内部工作的控制核心。

控制器的组成：

（1）程序计数器（ PC）：

PC 是一个16位专用的寄存器，其主要用来存储程序下一条要执行指令的地址，所有程序的指令都是存储在ROM区的某一个单元，一个单元对应一个地址，当 CPU 在执行某一条指令的时候，就会把该地址送到地址总线，然后地址进行加 1 运算，从而指向下一条指令的地址，依次反复的执行，直至程序结束[4]。