【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)的工作原理是：先通過(guò)傳感器將現(xiàn)場(chǎng)的溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，調(diào)理電路將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足 煙霧 溫度 信號(hào)處理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī) 火災(zāi)應(yīng)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(jī) 狀態(tài)指示燈 應(yīng)急燈 按鍵 通過(guò)串口通信發(fā) 送火災(zāi)信號(hào) 基于單片機(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)判斷現(xiàn)場(chǎng)是否 發(fā)生火災(zāi)。如果發(fā)生火，系統(tǒng)將打開(kāi)應(yīng)急照明。 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)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(kāi)應(yīng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)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(gè)無(wú)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(jī)各個(gè)端口輸入輸出的設(shè)置、外圍驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路等完成初始化，其次是對(duì)芯片內(nèi)的程序進(jìn)行初始化，接下來(lái)執(zhí)行火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，數(shù)據(jù)通信任務(wù)和查詢判斷任務(wù)。 初始化 煙霧溫度信號(hào)采集判斷 應(yīng)急照明 手動(dòng)復(fù)位 是否正常 是 是 基于單片機(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 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(zhǔn)確報(bào)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(duì)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(fù)極接出一個(gè) 1kΩ的電阻 R和一個(gè) 100Ω的可調(diào)電阻 W ，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端 VT 獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即 10 mV/K，應(yīng)用電路如圖 31所示。 圖 31 AD590應(yīng)用電路圖 氣體傳感器 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202 氣體傳感器能探測(cè) 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(zāi)中氣體的探測(cè)。如圖 32 所示 ,當(dāng) TGS202 探測(cè)到 CO2 或 CO 時(shí) ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?,使得當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度 (如 CO 濃度達(dá)到 0106%)時(shí) ,VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷骸? 基于單片機(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 32 TGS202應(yīng)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(gè)部分?jǐn)⑹龈鱾€(gè)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(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接 。 （ 3）控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)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。 （ A） RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩基于單片機(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 當(dāng) VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，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(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0口的低 （ C） PSEN(29 腳 ):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端 ,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， PESN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA為訪問(wèn)外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB（ MS— 52 子系列為 8KB） 。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng) EA 端保持低電平時(shí)，無(wú)論片內(nèi)有無(wú)程序存儲(chǔ)器，均只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM的單片機(jī)，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(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向 8位輸入 /輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口時(shí)， P0口為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供 8位雙向數(shù) 據(jù)總線。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時(shí)，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，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(zhǔn)雙向 I/O 接口使用。對(duì)于 MCS— 52子系列單片機(jī)， 和 還有第 2功能： 口用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的計(jì)數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， 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(zhǔn)雙向I/O 接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 接口且尋址范圍超過(guò) 256個(gè)字節(jié)時(shí)， P2 口用于高 8位地址總線送出高 8 位地址。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， 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(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(dú)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(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 見(jiàn)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(qǐng)求輸入端，低電平有效） INT1（中斷 1請(qǐng)求輸入端，低電平有效） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)脈沖端） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)脈沖端） WR(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選信信號(hào)輸出端，低電平有效 ) RD（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效） 綜上所述， MCS— 51 系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)： 1).單片機(jī)功能多， 引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2 功能； 2).單片機(jī)對(duì)外呈 3總線形式，由 P P0 口組成 16位地址總線；由 P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測(cè)量對(duì)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(jī)本身只能識(shí)別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過(guò)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(jī)對(duì)被控對(duì)象的識(shí)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(guó)國(guó)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，其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)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(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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