2系统硬件设计
2.1系统的总设计
2.1.1整体框图
本设计使用单片机作为控制核心，采用单个温度传感器对温度进行检测，以液晶显示屏显示检测温度。系统总体控制框图如图2.1所示本文来自优$文(论"文?网，
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图2.1 系统总体控制框图
2.1.2功能模块
根据总系统的结构可以将其分为三个功能模块：单片机主控制模块、温度信号采集模块、液晶屏温度显示模块。单片机主控制模块即整个系统的核心模块，主要通过执行其程序存储器ROM中的程序来对其4个并行I/O口进行读写操作完成对其他模块的控制。温度信号采集模块是由一个温度信号采集器组成，主要是温度信号采集并将数据传回给单片机主控制模块。传感器采集的温度值传回给单片机进行处理，然后送入液晶显示器进行温度显示。液晶屏温度显示模块当然就是对温度的当前值进行显示。
2.1.3元器件的选型
当将列车车内温度用作被测数据时，系统总要有被测信号输入，由单片机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。
传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。
(1) 温度传感器的选择
方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现在应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。
铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200～650℃，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100Ω和10Ω，其允许的测量误差A级为±（0.15℃+0.002 |t|），B级为±（0.3℃+0.005 |t|）。
铜电阻的温度系数比铂电阻的温度系数大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50～180℃测温[7]。
方案二：采用DS18B20，它的测温范围在-55℃～+125℃之间，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。而且精度高。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-BOARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可以轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念，且价格便宜。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活，可以充分发挥“一线总线”的优点。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小[8]-[9]。
综合比较方案一与方案二，方案二更适合于本设计系统对于温度传感器的选择。
(2) 单片机的选择
本系统设计采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机进行控制。AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价AT89C51单片机可以提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业AT80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案[10]。
AT89C51具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，3个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C51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。本文来自优$文(论"文?网，
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2.2系统硬件电路设计
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