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基于单片机的烟雾报警系统的设计
第3章 系统的硬件设计
3.1主控电路
STC89C51是一种功能损耗较低、性能较高的CMOS8位微控制器，它有8K 在系统用于编程Flash 的存储器。在它的单芯片上，有着灵活的8 位CPU ，用于系统编程Flash，能够让STC89C51为大部分嵌入式的控制应用的系统提供灵活度比较高，是非常有效果的方案。 包括了以下几种标准的功能： 8k字节的Flash，512字节的RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB的EEPROM，还有MAX810的复位电路，三个16位的定时器/计数器，一个6向量2级的中断结构，全双工串行口。另外还有就是STC89X51可降低到0Hz 静态的逻辑操作，能够使用2种软件的选择节电模式。STC89C51的主要功能如下表1所示，其DIP封装如图1所示：
表1：STC89C51主要功能
主要功能特性 兼容MCS51的指令系统 4K能够反复擦写的Flash ROM 32个双向的I/O口 256x8bit内部的RAM 3个16位可编程定时/计数器的中断 时钟频率范围在0-24MHz 2个串行中断 可编程UART的串行通道 2个外部的中断源 共6个中断源 2个读写的中断口线 3级的加密位 功能损耗低的空闲和掉电模式 可以用软件设置睡眠和唤醒功能
STC89C51引脚介绍
① 主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路输出端 ③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，出现2个机器周期的高电平，单片机复位。
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广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）
ALE/PROG(Pin30)：是地址的锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，从外部程序的存储器读指令就接低电平，要从内部程序的存储器读指令接高电平。
④能够编程的输入/输出引脚（32根）
STC89C51单片机一共有4组8位的可编程I/O口，分别是P0、P1、P2、P3口，并且每个口有8位，就是8根引脚，所以共32根。
U11234567891011121314151617181920P10P11P12P13P14P15P16P17RESETP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36WRP37/RDX2X1GNDSTC89C52VCCP00P01P02P03P04P05P06P07EA/VPALE/PPSENP27P26P25P24P23P22P21P204039383736353433323130292827262524232221 图3.1 STC89C51 DIP封装图
单片机和所需要并且必要的电源和时钟，还有复位等部件是最小的系统所包含的，它能够让单片机的运行状态持续正常运行。单片机能够正常运行的必备条件包括电源、时钟等电路，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。
STC89C51是包含有ROM/EPROM的单片机，其芯片组成的最小系统简单可靠。STC89C52单片机组成最小应用系统时，在单片机上接上时钟电路和复位电路就可，结构如图3.2所示，受单片机集成度的限制，这个最小的应用系统就只能作为一些比较小型的控制单元。
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时钟电路 STC89C51单片机 I/O复位电路 基于单片机的烟雾报警系统的设计
图3.2单片机最小系统原理框图
（1）时钟电路
STC89C51单片机中时钟信号会有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。内部的时钟方式电路如图3.3所示。
能够在单片机的内部里产生一些时钟脉冲信号。图中电容C1和C2是稳定电路频率和让电路迅速起振，电容值在6~30pF，典型值是30pF。晶振CYS是在1.2~12MHz间振荡频率，典型值是12MHz和6MHz。
C21830pFY1C311.0592MHz1930pF 图3.3 STC89C51内部的时钟电路
（2）复位电路
如果STC89C51单片机的RST引脚上引入高电平，并且让它保持2个机械周期的话，单片机内部执行复位操作，假如引脚保持在高电平，单片机会循环复位的状态。
上电自动复位如果是通过外部的复位电路中的电容来充放电进行实现就是最简单的上电自动复位电路。单单设置不超过1msVcc的上升时间,自动上电复位。
除了自动上电复位外，也需手动复位的按键。设计是利用按键进行手动复位的。利用按键进行手动复位有电平方式和脉冲方式两种。电平复位是通过RST（9）端与电源Vcc连接实现。
VCCS49C1R110uF10k 图3.4 STC89C51复位电路
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（3） STC89C51中断技术概述
中断技术主要用于实时监测与控制，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。这是由片内的中断系统来实现的。当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止当前正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。中断服务处理程序处理完中断服务请求后，返回原来被中止的程序的地方（断点），在那里再继续进行被中断的主程序的执行操作。
图3.5为整个中断响应和处理过程。
图3.5 中断响应和处理过程
单片机的大量时间可能会浪费在查询是否有服务 如果单片机没有中断系统，
请求发生的定时查询操作上。采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。
3.2烟雾探测电路的设计
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