【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器將現(xiàn)場的溫度、煙霧等非電信號轉(zhuǎn)為電信號，調(diào)理電路將傳感器輸出的電信號進行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足 煙霧 溫度 信號處理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機 火災應急照明 數(shù)據(jù)采集模塊 傳 感 器 放 大 電 路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機 狀態(tài)指示燈 應急燈 按鍵 通過串口通信發(fā) 送火災信號 基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換的要求，最后由 A/D 轉(zhuǎn)換電路完成由溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，單片機判斷現(xiàn)場是否 發(fā)生火災。如果發(fā)生火，系統(tǒng)將打開應急照明。 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 為了便于系統(tǒng)維護和功能擴充，采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災判斷與報警子程序等，系統(tǒng)程序流程如下圖 24 所示。 圖 24系統(tǒng)程序流程圖 為了降低誤打開應急照明率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。主程序是一個無限循環(huán)體 ，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分，包括單片機各個端口輸入輸出的設(shè)置、外圍驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)存儲電路等完成初始化，其次是對芯片內(nèi)的程序進行初始化，接下來執(zhí)行火災應急照明系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務，數(shù)據(jù)通信任務和查詢判斷任務。 初始化 煙霧溫度信號采集判斷 應急照明 手動復位 是否正常 是 是 基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 3 火災應急照明系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)核心芯片選擇 傳感器介紹 溫度傳感器 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提，綜合考慮各因素，本文選擇集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器 TGS202 用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 由于 AD590 是電流型溫度傳感器，他的輸 出同絕對溫度成正比，即 1μA/k，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量，所以在 AD590 的負極接出一個 1kΩ的電阻 R和一個 100Ω的可調(diào)電阻 W ，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即 10 mV/K，應用電路如圖 31所示。 圖 31 AD590應用電路圖 氣體傳感器 火災中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202 氣體傳感器能探測 CO CO、甲烷、煤氣等多種氣體 ,他靈 敏度高 ,穩(wěn)定性好 ,適合于火災中氣體的探測。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。選擇適當?shù)碾娮枳柚?,使得當氣體濃度達到一定程度 (如 CO 濃度達到 0106%)時 ,VA 端獲得適當?shù)碾妷骸? 基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 圖 32 TGS202應用電路圖 芯片 圖 33 為 80C51 的引腳圖。 P 0. 0 /A D 039P 0. 1 /A D 138P 0. 2 /A D 237P 0. 3 /A D 336P 0. 4 /A D 435P 0. 5 /A D 534P 0. 6 /A D 633P 0. 7 /A D 732P 2. 0 /A 821P 2. 1 /A 922P 2. 2 /A 1023P 2. 3 /A 1124P 2. 4 /A 1225P 2. 5 /A 1326P 2. 6 /A 1427P 2. 7 /A 1528P 3. 0 /R X D10P 3. 1 /T X D11P 3. 2 /IN T 012P 3. 3 /IN T 113P 3. 4 /T 014P 3. 5 /T 115P 3. 6 /W R16P 3. 7 /R D17X T A L 119X T A L 218R S T9P S E N29A L E30EA31P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78... 圖 33 80C51芯片的引腳圖 下面按引腳功能分為 4 個部分敘述各個引腳的功能。 （ 1）電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40腳）：接 +5V 電源正端； VSS（ 20腳）：接 +5V 電源正端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。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。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接 。 （ 3）控制信號或與其它電源復用引腳 控制信號或與其它電源復用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4種形式。 （ A） RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 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 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。 （ B） ALE/ P （ 30腳）：當訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0口的低 （ C） PSEN(29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當EA 端保持高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MS— 52 子系列為 8KB） 。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。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。對于片內(nèi)含有 EPROM的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0口、 P1 口、 P2口及 P3口 (A)P0 口（ 39腳～ 22 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。當不接外部存儲器與不擴展 I/O 接口時，它可作為準雙向 8位輸入 /輸出接口。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。它分時提供 8位雙向數(shù) 據(jù)總線。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機，當 EPROM 編程時，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。 (B)P1 口（ 1腳～ 8腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1口，可作為準雙向 I/O 接口使用。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。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0 口接收輸入的低 8 位地址。 (C)P2 口（ 21腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2口，一般可作為準雙向I/O 接口。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 接口且尋址范圍超過 256個字節(jié)時， P2 口用于高 8位地址總線送出高 8 位地址。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P2口接收輸入的 8位地址。 (D)P3 口（ 10腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向 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。 P3 口的第 2功能基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 見下表 31 所示。 表 31 P3口的第 2功能 引腳 第二功能 RXD（串行口輸入端） TXD（串行口輸出端） INT0（中斷 0請求輸入端，低電平有效） INT1（中斷 1請求輸入端，低電平有效） T0（定時器 /計數(shù)器 0計數(shù)脈沖端） T1（定時器 /計數(shù)器 1計數(shù)脈沖端） WR(數(shù)據(jù)存儲器寫選信信號輸出端，低電平有效 ) RD（數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效） 綜上所述， MCS— 51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： 1).單片機功能多， 引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2 功能； 2).單片機對外呈 3總線形式，由 P P0 口組成 16位地址總線；由 P0口分時復用作為數(shù)據(jù)總線。 在單片機控制系統(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。但是大多數(shù)單片機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 (A/D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。完成 A/D 轉(zhuǎn)換的器件即為 A／ D轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道 ， 8位逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換，是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。芯片引腳圖如圖 34所示 , 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 35所示。 基于單片機的火災應急照明系統(tǒng)設(shè)計 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714ls b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f