第3章 系统硬件设计
为了使本设计具有更加方便和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计。电路系统硬件电路主要分为温度电路、键盘电路、烟雾AD转换电路、声音报警电路、显示电路五个部分。
3.1 单片机最小系统电路设计
3.1.1 单片机简介
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM， 32位IO口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个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AT89S52可降至0赫兹静态逻辑操作，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。该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，AT89S52便成为一个高效的微型计算机。它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低[10]。
3.1.2 单片机管脚说明
VCC：供电电压。 GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏极开路双向IO口，每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，此时可用作输入口。P2口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址，在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。在对Flash编程和程序校验期间，P2口也接收高位地址或一些控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。P3口作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。P3口还用于一些复用功能，在对Flash编程和程序校验期间，P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。看门狗定时器（Watchdog）溢出后，该引脚会保持98个振荡周期的高电平。在SFR AUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽这种功能。DISRTO位的默认状态，是复位高电平输出功能使能。
ALEPROG：地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。一般情况下，ALE是振荡器频率的6分频信号，可用于外部定时或时钟。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部
数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。在需要时，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置为“1”， 从而屏蔽ALE的工作；此时，ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
PSEN：程序存储器允许信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。它用于读外部程序存储器。在对外部数据存储器的每次存取中，PSEN的2次激活会被跳过。
EAVPP：外部存取允许信号。当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：振荡器的反相放大器输出[11]。
3.1.3 单片机的最小系统
AT89S52单片机为40引脚双列直插芯片。MCS-51单片机共有4个8位的IO口（P0、P1、P2、P3），每一条IO线都能独立地作输出或输入[12]。
单片机的最小系统如下图3-1所示,18引脚和19引脚接时钟电路，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出。
第9引脚为复位输入端，接上电容，电阻及开关后够上电复位电路，20引脚为接地端，40引脚为电源端。晶振采用12MHZ。由于单片机只访问片内Flash ROM并执行内部程序存储器中的指令，因此单片机的31脚接高电平VCC。单片机最小系统如图3-1所示。
CR310KS1S2R1200VCCU11234567891011P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.7171819Y12012MHZP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RETP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1GNDAT89C51VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPEENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0VCCP0.04039383736353433323130292827262524232221P0.0P0.2P0.4P0.6R8220S3+C322ufS4Q1901S5R21KC130PP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.0P2.1P2.2C251051051030P VCC图3-1 单片机最小系统 VCCR75.6kLS3.2 DS18B20测温电路 JP11234adc08328765P3.4P3.5P3.63.2.1 DS18B20传感器简介 Q59013.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3510510510510510本设计采用DS18B20温度传感器，该传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直GNDDQCVCDS2DS1820接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。 VCC123R233.2.2 DS18B20管脚及寄存器说明 (1) DS18B20的引脚排列 GND：地信号 P3.34.7KDQ：数据输入输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也2可以向器件提供电源。 34VDD：可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 (2) DS18B20的性能特点