【文章內(nèi)容簡介】 隧道、大型船舶、高層建筑都應該安裝。它還可以與自動滅火設(shè)備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。 15 第 3 章 火災報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)核心芯片選擇 傳感器介紹 AD590 溫度傳感器 要準確地進行火災報警 ， 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 。 AD590 是美國 Analog Devices 公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖 31 所示。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 [2]， 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。 圖 31 AD590 應用電路圖 AD590 有以下特點： AD590 的測溫范圍 55℃～ +150℃ 。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。 電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流 TI 16 變化 1 A? ，相當于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞。 輸出電阻為 710MΩ； 精度高。 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。 ℃。 TGS202 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 CO2, 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? 圖 32 TGS202 應用電路圖 ISD1420 語音芯片 ISD1420 引腳 17 圖 3 3 ISD1420 引腳 ISD1420 各引腳及其功能介紹 電源（ VCCA， VCCD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應盡量靠近芯片。 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。 錄音（ /REC） ： 低電平有效。只要 /REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。 邊沿觸發(fā)放音（ /PLAYE） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。 電平觸發(fā)放 音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。 錄音指示（ /RECLED） ： 處于錄音狀態(tài)時，此端為低，可驅(qū)動 LED。 話筒參考（ MIC REF） ： 此端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時 ，可減小噪聲，提高共模抑制比。 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。 模擬輸出（ ANA OUT） ： 前置放大器輸出 .前置電壓增益取決于 AGC 端的電平。 模擬輸入（ ANA IN） ： 此端即芯片錄音 的輸入信號。對話筒輸入來說， ANA OUT 端應通過外接電容連至本端。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅(qū)動 16Ω 以上的喇叭。單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 ,而雙端輸出既不用電容又能將功率提高 4 倍 。錄音時 ,它們都呈高阻態(tài) 。節(jié)電模式下 ,它們保持為低電平。 外部時鐘（ XCLK） ： 此端內(nèi)部有下拉元件，不用時應接地。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要，因為內(nèi)部首先進行了分頻。 地址（ A0~A7） ： 地址端有兩個作用，取決于最高（ MSB）兩位 A A6 的狀態(tài)。 18 語音段的尋址 語音芯片 與單片機的連接，常通過串行口來實現(xiàn)，串行口也可以通過輔助電路分時多用。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。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。 80C51 芯片 80C51 芯片的引腳及功能 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 19 下面按引腳功能分為 4 個部分敘述個引腳的功 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。 20 （ 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 功能見下表 表 1 單片機 管腳含義 引腳 第 2功能 RXD（串行口輸入端 0） TXD（串行口輸出端） INT0（部中斷 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（時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖端） T1（時器 /計數(shù)器 1 數(shù)脈沖端） WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效） RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效） 21 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。 ． 4 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 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。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有： (1) 分辨率分辨率表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。 A／ D 轉(zhuǎn)換器 的分辨率以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示； (2) 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間指 A／ D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)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。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠； (3) 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示； (4) 線性度線性度指實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 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。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 . 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