【正文】 23222180C51 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 下面按引腳功能分為 4個部分?jǐn)⑹鰝€引腳的功能。 （ 3）控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP等 4 種形式。當(dāng) EA 端保持高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MS— 52 子系列為8KB）。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時，從 P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。它為雙功能口，可以作為 一般的準(zhǔn)雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2功能，而且 P3口的每一條引腳均可獨立定義為第 1功能的輸入輸出或第 2功能。 目前有很多類型的 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片，它們在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度、分辨率以及使用價值上都各具特色，綜合全部因素設(shè)計決定采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 （ 6） 轉(zhuǎn)換速度取于決芯片的時鐘頻率。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718 圖 37 ICM7218 引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 單片機(jī)外圍接口電路 晶振電路 晶振電路為單片機(jī) 80C51 工作提供時鐘信號，芯片中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 80C51 的復(fù)位信號是從 REST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。 圖 38 80C51 晶振和復(fù)位電路原理圖 數(shù)據(jù)采集電路 本設(shè)計中 的 A/D 使用的是通用 8位芯片 ADC0809， 煙霧、溫度傳感器的輸出端經(jīng)過放大電路后分別接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。由于本火災(zāi)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(jìn)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(dāng) P20=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。 對于傳感器輸出的模擬信號，一般要用運算放大器對其進(jìn)行調(diào)理或放大，以滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進(jìn)來并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)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(guān)數(shù)據(jù)。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能 強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計 主程序流程圖 火災(zāi)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(qū)動外部電路、語音報警和 A/D 采樣等，該部分是火災(zāi)報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。這部分實現(xiàn)的功 能包括各種 I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。單片機(jī)每次驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，當(dāng) ADC0809 的 EOC 端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到 的數(shù)據(jù)。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(zhǔn)備好進(jìn)行下一次信號轉(zhuǎn)換。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報警限初值。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進(jìn)一步擴(kuò)展其功能。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅(qū)動芯片 ICM7218A 驅(qū)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(jī) P0口 .WRITE、 MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機(jī) 、 。電路圖如上圖 310 所示，運算放大器接成電壓放大電路。當(dāng) 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。 ADC0809通道選通如表 。 由于本設(shè)計中數(shù)模轉(zhuǎn)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。 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。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕 復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計采用的是手動按鈕復(fù)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(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示。 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(qū)動電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅(qū)動芯片 ,可與多種單片機(jī)接口使用。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8位通用 A/D 芯片 . A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的 8位 8通道數(shù)模轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)圖 如圖 36所示。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關(guān)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 MCS— 52 子系列單片機(jī)， 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(dāng) 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(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 外部時鐘（ XCLK） ： 此端內(nèi)部有下拉元件，不用時應(yīng)接地。 自動增益控制（ AGC） ： AGC 動態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)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。 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。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線形誤差177。電路如圖 31 所示。一種是紅外光輻射探測器。這種探測器采用半導(dǎo)體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途 。當(dāng)有煙 霧、高溫、火光產(chǎn)生的時候，它就改變平時的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機(jī)械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報聲，有的還能同時發(fā)出燈光信號并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點。感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是對空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號來觸發(fā)報警。 圖 程序流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 為了降低誤報率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。 (3)異常報警功能。火災(zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象 —— 氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災(zāi)報警控制器。明火則是火災(zāi)發(fā)生時燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒，同時發(fā)出含有紅、紫外線的火焰。在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生分子較大 (直徑 一 10μ m)的液體或固體微粒，稱為煙霧?；馂?zāi)發(fā)生的早期，會使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體 CO，人們可能在毫無察覺火情的情況下就發(fā)生了 CO 中毒，從而無力逃生，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可監(jiān)測到 CO濃度的變化，為人們提供 CO 濃度超標(biāo)報警信息，通知人們及時疏散 [9]。據(jù)統(tǒng)計，我國 70 年代火災(zāi)年平均損失不到 億元，80 年代火災(zāi)年平均損失接近 億元。由于其具有安裝簡便、對建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點，適用于許多場合，如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等。但是這一時期的火災(zāi)報警系統(tǒng)的智能化水平不高，采用有線連接對工程要求高。1890 年在英國，感溫式火災(zāi)探測器研制成功并應(yīng)用于火災(zāi)探測系統(tǒng)，標(biāo)志著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展走上正軌 [2]。 本系統(tǒng)可安裝在各防火單位，它負(fù)責(zé)不斷地向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)車巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。 sensor 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目錄 摘 要 .......................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................... II 目錄 ........................................................................................... III 緒論 ............................................................................................. 1 概述 ........................................................................................................ 1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 ............................................................................... 1 課題研究的背景和意義 ........................................................................ 3 第 2 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)整體方案設(shè)計 .......................................... 5 火災(zāi)產(chǎn)生原理及過程 ............................................................................. 5 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ................................................................................ 7 系統(tǒng)總體功能概述 ..................................................................... 7 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 ..................................................................... 8 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 ..................................................................... 9 火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型 .......................................................................... 10 火災(zāi) 探測器的原理 .............................................................................. 11 第 3 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 ................................................ 13 系統(tǒng)核心芯片選擇 .............................................................................. 13 傳感器介紹 ......................