1.方案設(shè)計(jì)、比較與論證

1.1傳感器的選擇

方案一：為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)跟蹤熱源的功能，使用溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度采集，在通過(guò)51單片機(jī)進(jìn)行讀取內(nèi)部寄存器的值，將讀出的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較。超過(guò)單片機(jī)就執(zhí)行相關(guān)的動(dòng)作。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)，但是成本很高，而且程序編寫(xiě)復(fù)雜，DS18B20的極限溫度為125度非常容易燒壞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。

方案二：采用熱敏電阻與及AD轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行熱源的跟蹤。通過(guò)熱敏電阻變化導(dǎo)致電壓變化，AD芯片將電壓模擬量裝換為數(shù)字量，通過(guò)單片機(jī)讀取數(shù)字量從而執(zhí)行相關(guān)的程序，控制步進(jìn)電機(jī)。該方案雖然可行，可是AD之前的電信號(hào)處理電路相對(duì)較復(fù)雜，而且成本較高。所以放棄使用該方案。

方案三：使用熱敏電阻以及雙電壓比較器LM393進(jìn)行電信號(hào)的采集處理，通過(guò)SC89F516單片機(jī)進(jìn)行高低電平的判斷，通過(guò)編程控制廉價(jià)、低功耗、驅(qū)動(dòng)電流大的芯片ULN2803實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，從而實(shí)現(xiàn)熱源的自動(dòng)搜索。該方案具有成本低、功耗小、結(jié)構(gòu)架設(shè)簡(jiǎn)單、程序編寫(xiě)方便等優(yōu)勢(shì)。

經(jīng)過(guò)多方面的測(cè)試以及實(shí)驗(yàn)我們采用方案三作為最終方案。

1.2主控制芯片的選擇

方案一：采用STC89C52單片機(jī)，STC89C52單片機(jī)是由ST公司推出的8位單片機(jī)。該單片機(jī)具有程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，內(nèi)有高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。但是其內(nèi)存太小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)較大程序的運(yùn)行。本項(xiàng)目要求程序的加密，該單片機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。故不予采用。

方案二：采用STM32C8T6單片機(jī)，STM32C8T6單片機(jī)是目前較為高端的單片機(jī)，該單片機(jī)具有強(qiáng)大的功能，內(nèi)設(shè)豐富，是一款32位的單片機(jī)，采用cortex M3內(nèi)核，時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，在同類的32位機(jī)中功耗是最小的。由于功能強(qiáng)大其編程也相對(duì)的復(fù)雜。而且成本相對(duì)較高，很難實(shí)現(xiàn)程序防破解、堵漏洞的功能。

方案三：采用深圳華聯(lián)公司生產(chǎn)的SC89F516單片機(jī)，該單片機(jī)是一款高速高效的8位單片機(jī)，該單片機(jī)兼容了傳統(tǒng)51單片機(jī)的所有優(yōu)勢(shì)，單片機(jī)內(nèi)含有ADC、SPI模塊等。是一款性價(jià)比相當(dāng)高的單片機(jī)。該單片機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)程序的防破解堵漏洞的功能。也是本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)所在。

經(jīng)過(guò)比較方案三是最佳選擇。

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1總體構(gòu)架框圖如下

總體模塊由熱敏電阻模塊、LM393模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊組成，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的功能。

2.2模塊電路的說(shuō)明如下：

A.比較器模塊：