硬件实物图
图3.2
3.3 硬件结构框图
烟雾传感器 外围扩充存储器 LCD液晶显示 信号调制 STC90C516RD+ 按键 时钟 继电器 A/D转换 超浓度 蜂鸣器报警 图3.3
驱动电机 3.4 单片机的选择与简介 1. 单片机的概念和特点
现代社会中，尽管PC机的应用已经相当普遍，但是，在工控领域，在日益追求小而精、轻而薄的自动化控制器、自动化仪器仪表、家电产品等方面,PC机仍有所不相适宜的地方。而工业控制、仪器仪表、家电产品等市场广阔，要求PC机技术与之相适应。在这种情况下，单片机应运而生了（也称作微型计算机）。
微型计算机的基本机构是由中央处理器、储存器、和I/O设备构成的。所谓的单片机是指将微型计算机3个单元的多个分体中的主要功能用1个集成电路芯片来实现，该芯片具有一个微型计算机的基本功能。这种超大规模集成电路芯片即称为单片微型计算机，通常简称单片机。
单片机具有以下特点：
(1) 受集成度限制，片内存储容量较小，一般8位单片机的ROM小于8/16K
字节，RAM小于256字节，但可在外部扩展，通常ROM、RAM可分别扩展至64K字节。
(2) 可靠性好。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其抗工业噪声干扰
优于一般通用CPU；程序指令及常数、表格固化在ROM中不易破坏；许多信号通
道均在一个芯片内，故可靠性高。
(3) 易扩展。片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩
展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。
(4) 控制功能强。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中具有极
丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。一般说来，单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微处理器。
(5) 一般单片机内无监控程序或系统通用管理软件，只放置有用户调试好的
应用程序。但近年来也开始出现了在片内固化有BASIC解释程序的单片机。 2. 单片机的发展与趋势
由于单片机具有以上特点，因此在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、智能化设备和各种家用电器等领域得到广泛的应用。随着微电子工艺水平的提高，近十年来单片微型计算机有了飞速的发展。归纳起来，它是沿着两条路发展的：
1.改进集成电路制造工艺，提高芯片的工作速度，降低工作电压和降低功耗： 2.在保留共同的CPU体系结构，最基本的外设装置（如异步串行口，定时器等）和一套管用的指令系统的基础上，根据不同的应用领域，把不同的外设装置集成到芯片内，在同一个家族内繁衍滋生出各种型号的单片机。另外在单片机的应用中，可靠性是首要因素，为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术，主要表现在一下几点：
(1) EFT(Electrical Fast Transient)技术 (2) 低噪音布线技术及驱动技术 (3) 采用低频时钟
总之，单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势：
可靠性及应用水平越来越高，和internet连接已是一种明显的走向； 所集成的部件越来越多； 功耗越来越低；
和模拟电路结合越来越多。 3.单片机选择
本系统采用单片机为控制核心。经过多方面因素的比较考虑，本系统采用的单片机型号是STC90C516RD+。
单片机/MCU主要有51基本型和52增强型，而相比之下51型比52型功能更为温度，ROM和RAM存储空间更大。基于本系统设计内容的需要，综合考虑后，我们选择单片机ATME公司的STC90C51为控制核心；主要基于考虑是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）、6个中断源；时钟频率0-24MHz；器件采用高密度、非易失性存储技术生产，并兼容标准MCS-51指令系统，功能强大。
(2) STC90C51介绍
STC90C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256K bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大，STC90C51单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
主要性能参数：
与MCS-51产品指令和引脚完全兼容 8K字节可重擦写FLASH闪存存储器 1000次写/擦循环 时钟频率：0Hz—24MHz 三级加密存储器 256字节内部RAM 32个可编程I/O口线
3个16位定时/计数器 图3.4 引脚图 6个中断源
可编程串行UART通道 低功耗的空闲和掉电模式 片内振荡器和时钟电路
STC90C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2
个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内振荡器及时钟电路，STC90C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。同时，STC90C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本. STC90C51有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
STC90C51引脚功能： ·VCC：电源电压 ·GND：地
·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问器件激活内部上拉电阻。
在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
·P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。
与STC90C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入(P1.1/T2EX)，参见表3.4.1。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
表3.4.1为 P1.0和P1.1的第二功能
引脚号P1.0P1.1功能特性T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出T2EX（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制） ·P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可