【正文】 D1Vin VoutGNDVRC13 C14 C15 C16VCC IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLOCK10VCC11VREF(+)12GND13D114IN228IN127IN026A25B24C23ALE22D721D620D519D418D017VREF()16D215ADC0809+5V231U?ASN74F02D231U?ASN74F02DR6WR12SN74F04DCLOCKQ0Q1Q2INT1 圖 39 80C51 與 ADC0809 接口電路原理圖 當 80C51 的 ALE 端口不訪問外部存儲器時， 80C51 的 ALE 端以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，故晶振設定 12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機即可向 ADC0809 輸出 500KHz 的時鐘信號。由于本火災報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經(jīng)過調(diào)理的溫度、煙霧信號分別進入 ADC0809 的 IN0 和 IN1端口，其余輸入引腳接地， 8個數(shù)字量輸出引腳接 80C51 的 P0 口。當 OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態(tài)，既不驅動總線，也不為總線的負載， 但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當 P20=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。例如，輸出地址 F8H 可選通通道 IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉換；輸出地址 F9H 可選通通道 IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出山東科技大學學士學位論文 31 的模擬量進行轉換。 對于傳感器輸出的模擬信號，一般要用運算放大器對其進行調(diào)理或放大，以滿足 A/D 轉換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。采樣時，把相應的模擬電壓信號從 Vi 端送進 LM324A 進行放大處理后，從Vo 端輸出送入 A/D 轉換電路。 山東科技大學學士學位論文 34 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進來并被成功地由模擬量轉化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng)的顯示模塊，讓人們 更直接地觀察到相關數(shù)據(jù)。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718abcdefgK0K1K2K3D0D1D3D4D4D6D7D51KR211KR22WRVCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS0Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3Dpy RedCCabcdefgabcdefabcdefgfecdbgagk0k1k3k2 圖 39 數(shù)碼顯示電路 山東科技大學學士學位論文 35 第 4 章 火災 報警系統(tǒng)軟件設計 軟件開發(fā)環(huán)境 本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用 C 語言進行程序設計。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能 強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。 山東科技大學學士學位論文 36 火災報警系統(tǒng)程序設計 主程序流程圖 火災報警系統(tǒng)控制器上采用 80C51 作為主控芯片，其主要功能包括：控制 IO 端口、邏輯判斷處理、驅動外部電路、語音報警和 A/D 采樣等，該部分是火災報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。這部分實現(xiàn)的功 能包括各種 I/O輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化、中斷使能等。為了降低誤報率，系統(tǒng)設計時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。單片機每次驅動 A/D 轉換后等待外部中斷1，當 ADC0809 的 EOC 端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉換已經(jīng)完成，通過中斷服務程序讀取轉換得到 的數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 : 山東科技大學學士學位論文 40 圖 數(shù)據(jù)采集流程圖 山東科技大學學士學位論文 41 在火災自動報警系統(tǒng)的程序設計中使用了延時程序，延時 10ms的程序如下： void delay_10ms (uint i) { while (i) { uchar i ， j ， k ； for (i=5 ； i0 ； i ) for (j=4 ； j0 ； j ) for (k=248 ； k0 ； k ) ； } } 火災判斷與報警程序 固定門限檢測法是使用最早，且應用最廣泛的火災探測方法，優(yōu)點是計算量小且易于實現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災探測器的信號幅值作為火災報警的依據(jù)，并與固定的閾值進行比較 [16]：當信號幅值超過報警閾值時， 則發(fā)出報警，否則解除報警 [17]。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號采集延時 10ms，是讓ADC0809 準備好進行下一次信號轉換。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行 A/D 轉換，單片機接受轉換好的數(shù)據(jù)，存入寄存器，由 INT1 中斷服務程序完成；系統(tǒng)延時 10ms，驅動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉換，轉換完成后存入寄存器。然后關閉蜂鳴器，開啟綠燈，設置報警限初值。系統(tǒng)初始化后， 80C51 的 為低電平， 、 、 、 為高電平，所以只有綠燈亮，紅燈、黃燈不亮，蜂鳴器不報警。既使得程序結構清晰，又便于以后進一步擴展其功能。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) C51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)結構方面，可以使用結構體和數(shù)組，能夠處理復雜的數(shù)據(jù)，可用于實時處理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅動芯片 ICM7218A 驅動，分別接數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， DIGIT DIGIT DIGIT DIGIT4為位選，分別控制 4 位數(shù)碼管的亮滅， ID07 為數(shù)據(jù)線，接單片機 P0口 .WRITE、 MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機 、 。 光報警電路 山東科技大學學士學位論文 33 LED0 LED2 LED3LED11KR51KR71KR6VCC1KR4 圖 311 光報警電 路 AD 轉換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設定的值進行判定，如果大于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級管的發(fā)光，實現(xiàn)光報警功能 . 如果小于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光，說明正常，沒有火災發(fā)生。電路圖如上圖 310 所示，運算放大器接成電壓放大電路。當 80C51 知道 A/D 轉換完成后， P20 與讀信號RD 共同控制下的 A/D 端口 OE 電平變?yōu)楦唠娖綍r，輸出三態(tài) 門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到單片機上。當 ALE端口變?yōu)楦唠娖?，?74LS373 輸出端的低 3 位地址存入 A/D 的地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。鎖存允許端 LE 為高電平時，輸出端 O0~O7 狀態(tài)與輸入端 D0~D7 狀態(tài)相同；當 LE 由“ 1”變?yōu)椤?0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。 ADC0809通道選通如表 。 D觸發(fā)器的特性方程為 n1QD? ? 由于當 CP=1 時， D觸發(fā)器有效； CP=0 時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。 由于本設計中數(shù)模轉換芯片使用的是 ADC0809，其工作的時鐘信號為500KHz， 因 其 內(nèi)部沒有時鐘電路 ，時鐘信號由外部 80C51 的 ALE 端口提供。 EOC： 轉換結束信號。 芯片的幾個重要管腳功能如下： ALE： 地址鎖存允許輸入線，高電平有效。復位電路中 SWPB 為手動復位開關，電容 C1 可避免高頻諧波對電路的干擾。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕 復位和上電復位，本設計采用的是手動按鈕復位。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。電路中的外接石英晶體及電容 C C3 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示。數(shù)據(jù)接收結束， ICM7218 在掃描控制電路的控制下，按設定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅動器和位控驅動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(tài)顯示工作。 數(shù)碼管顯示電路 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產(chǎn)的一種性能價格比較高的通用 8 位 LED數(shù)碼管驅動電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅動芯片 ,可與多種單片機接口使用。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關。是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8位通用 A/D 芯片 . A/D轉換電路采用了常用的 8位 8通道數(shù)模轉換專用芯片 ADC0809，ADC0809由 8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、 8位 A/D轉換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成，芯片引腳圖如圖 35所示 , 內(nèi)部結構圖 如圖 36所示。 A／ D轉換器的分辨率以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示； (2) 轉換時間轉換時間指 A／ D 轉換器從轉換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。 A/D 轉換芯片 在單片機控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量 。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P2 口接收輸入的 8 位地址。對于 MCS— 52 子系列單片機， 和 還有第 2 功能： 口用作定時器 /計數(shù)器 2 的計數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 口時， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復用口。當 EA端保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機復位到初始狀態(tài)。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON 字節(jié)地址為 98H，可位尋址），當由按鍵輸入或其它需要語音輸出時，串行口向 CPU 申請中斷，響應中斷后， CPU 便 可以從串行數(shù)據(jù)中識別出語音段編號，輸出語音信號。 山東科技大學學士學位論文 17 外部時鐘（ XCLK） ： 此端內(nèi)部有下拉元件，不用時應接地。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅動 16Ω 以上的喇叭。 自動增益控制（ AGC） ： AGC 動態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧嘩囂聲）時失真都能保持最小。 電平觸發(fā)放音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。 地線（ VSSA， VSSD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上相連。如圖 32 所示 ,當 TGS202 探測到 CO2或 CO 時 ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA 迅速上升。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精