何凡：基于单片机的火灾报警系统设计
RST/VPD （9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。
当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD(+5V)为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
ALE/P（30脚）：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低
PSEN（29脚）：片外程序存储器读选通输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。
EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4KB（MS—52子系列为8KB）。若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。当EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有EPROM的单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V的编程电源Vpp。 （4）输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口
P0口（39脚～22脚）：P0.0～P0.7统称为P0口。当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O口时，P0口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位双向数据总线。对于片内含有EPROM的单片机，当EPROM编程时，从P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。
P1口（1脚～8脚）：P1.0～P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于MCS—52子系列单片机，P1.0和P1.1还有第2功能：P1.0口用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2；P1.1用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。对于EPROM编程和进行程序校验时，P0口接收输入的低8位地址。
P2口（21脚～28脚）：P2.0～P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O接口。当接有外部程序存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址。对于EPROM编程和进行程序校验时，P2口接
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收输入的8位地址。
P3口（10脚～17脚）：P3.0～P3.7统称为P3口。它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见下表
表1 单片机P3.0管脚含义
引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第2功能 RXD（串行口输入端0） TXD（串行口输出端） TXD（串行口输出端） INT1（中断1请求输入端，低电平有效） T0（时器/计数器0计数脉冲端） T1（时器/计数器1数脉冲端） WR（数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） RD（数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 综上所述，MCS—51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点： （1）980单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第2功能；
（2）单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口时 复用作为数据总线。
3.1.5 A/D转换芯片
在单片机控制系统中，控制或测量对象的有关变量，往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、位移、速度等物理量。但是大多数单片机本身只能识别和处理数字量，因此必须经过模拟量到数字量的转换(A/D转换)，才能够实现单片机对被控对象的识别和处理。完成A/D转换的器件即为A/D转换器。
A/D转换器的主要性能参数有：
（1）分辨率分辨率表示A/D转换器对输入信号的分辨能力。A/D转换器的分辨率以输出二进制数的位数表示；
（2）转换时间转换时间指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得
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到稳定的数字信号所经过的时间。不同类型的转换器转换速度相差甚远； （3）转换误差转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别，常用最低有效位的倍数表示；
（4）线性度线性度指实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。 目前有很多类型的A/D转换芯片，它们在转换速度、转换精度、分辨率以及使用价值上都各具特色，综合全部因素设计决定采用美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。如图3-5。
图3-5 ADC0809引脚图
ADC0809的引脚功能：
D7-D0：8位数字量输出引脚。 IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。
VCC ：+5V工作电压。 GND ：地。
REF（+）：参考电压正端。 REF（-）：参考电压负端。
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START：A/D转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。
EOC：A/D转换结束信号，输出。当启动装换时，该引脚为低电平，当A/D转换结束时，该引脚输出 高电平。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束后，如果从该引脚输入高电平，则打开输出三态门，输出锁存器的数据从D0~D7送出。 ADC0809主要性能指标： （1）分辨率为8位。
（2）最大不可调误差：ADC0809为?1LSB。
（3）单电源+5v供电，基准电压由外部提供，典型值为+5v，此时允许输入模拟电压为0-5V。
（4）具有锁存控制的8路模拟选通开关。
（5）可锁存三态输出，输出电平与TTL电平兼容。
（6）转换速度取于决芯片的时钟频率。当时钟频率500KHz时，转换时间为128μs。
3.1.6数码显示电路
ICM7218 是INTERSIL公司生产的一种性能价格比较高的通用8位LED 数码管驱动电路，28 脚双列封装，是一种多功能LED 数码管驱动芯片，可与多种单片机接口使用。ICM7218 的输出可直接驱动LED显示器，不需外接驱动电路，工作电压为+5V，其构成的显示电路结构简单，使用方便。同样由单片机向ICM7218写控制字及数据，编程部分像给外部RAM写数据一样简单。
当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定的方式接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路的控制下，按设定的译码模式，以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。
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3.2 单片机外围接口电 3.2.1 晶振电路
晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联在串联一个电容的二端网络，晶振电路为单片机工作提供时钟信号，这个信号就是单片机的工作速度，芯片中有一个用于构成内部振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英体或陶瓷谐振荡器一起构成自激振荡器。电路中的外接是应尽及两个电容接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路，系统的晶振电路如图3-7所示。由于外接电容的容量大小会轻微影响振荡率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，如果使用石英晶体，电容量的大小范围为30PF~10PF；如果使用陶瓷谐振，则电容容量大小范围40PF~10PF。本文使用的石英晶体，电容的容值设定为30PF。
3.2.2 复位电路
复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分合过程中引起的抖动而影响复位。单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。80C51的复位信号是从REST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果REST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，本设计采用的是手动按钮复位。
手动按钮复位需要人为在复位输入端REST上加入高电平，采用的办法是在REST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到REST端，系统复位。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，设计完全能够满足复位的时间要求。复位电路中SW-PB为手动复位开关，电容C1可避免高频谐波对电路的干扰。复位电路如图3-6。
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