【文章內容簡介】 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 的可調電阻 W， 將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過調節(jié)可調電阻 ， 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 +5V VT 10mv/K 100?W 1000? R 何凡：基于單片機的火災報警系統(tǒng)設計 10 AD590 的規(guī)格如下： （ 1） 其輸出電流是以絕對溫度零度（ 273）為基準，溫度每增加 1℃ ，它會增加 1 A? 輸出電流。 （ 2） 可測量范圍 55℃ 到 +150℃ 。 （ 3） 供電電壓范圍 +4V 到 +30V。 （ 4） 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，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 CO CO、甲烷、 煤氣等多種氣體，它靈敏度高，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 或者 CO 時，傳感器的內阻變小， 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 %）時， VA 端獲得適當?shù)碾妷海ㄔO為 5V）。 圖 32 TGS202 應用電路圖 VA V1 V2 R 四川理工學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 ISD420 語音芯片 圖 33 ISD1420 引腳 電源（ VCCA， VCCD）：芯片內部的模擬和數(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 端的電何凡：基于單片機的火災報警系統(tǒng)設計 12 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）：此端內部有下拉元件，不用時應接地。輸入時鐘的占空比無關緊要，因為內部首先進行了分頻。 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)。 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)送結束，中斷由軟件清零。 四川理工學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 80C51 芯片 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 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。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成采用外部時鐘時，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。在單片機內部，接至片內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。 何凡：基于單片機的火災報警系統(tǒng)設計 14 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)為內部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 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 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)。 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，單片機訪問片內程序存儲器 4KB（ MS—52 子系列為 8KB）。若超出該范圍時，自動轉去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當 EA 端保持低電平時，無論片內有 無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內含有 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 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)。 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。 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 口接四川理工學院本科畢業(yè)設計（論文） 15 收輸入的 8 位地址。 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） TXD（串行口輸出端） 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（數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，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） 980 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 時 復用作為數(shù)據(jù)總線。 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。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)字量的轉換 (A/D 轉換 )，才能夠實現(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。完成 A/D 轉換的器件即為 A/D 轉換器。 A/D 轉換器的主要性能參數(shù)有： （ 1） 分辨率分辨率表示 A/D 轉換器對輸入信號的分辨能力。 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，到輸出端得何凡：基于單片機的火災報警系統(tǒng)設計 16 到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。不同類型的轉換器轉換速度相差甚遠； （ 3） 轉換誤差轉換誤差表示 A/D 轉換器實際輸出的數(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換器的轉移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 目前有很多類型的 A/D 轉換芯片，它們在轉換速度、轉換精度、分辨率以及使用價值上都各具特色，綜合全部因素設計決定采用美國國家半導體公司生產的CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉換器 ADC0809。其內部 有一個 8 通道多路開關，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 轉換。是目前國內應用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。 如圖 35。 圖 35 ADC0809 引腳 圖 ADC0809 的引腳功能： D7D0： 8 位數(shù)字量輸出引腳。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳 。 VCC ： +5V工作電壓 。 GND ：地 。 REF（ +）：參考電壓正端 。 REF（ ）：參考電壓負端 。 四川理工學院本科畢業(yè)設計（論文） 17 START： A/D轉換啟動信號輸入端 。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 EOC： A/D轉換結束信號，輸出。當啟動裝換時，該引腳為低電平，當 A/D轉換結束時，該引腳輸出 高電平。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當轉換結束后，如果從該引腳輸入高電平，則打開輸出三態(tài)門，輸出鎖存器的數(shù)據(jù)從 D0~D7送出。 ADC0809主要性能指標： （ 1）分辨率為 8位。 （ 2）最大不可調誤差： ADC0809為 ? 1LSB。 （ 3）單電源 +5v供電，基準電壓由外部提供，典型值為 +5v，此時允許輸入模擬電壓為 05V。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關。 （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與 TTL電平兼容。 （ 6）轉換速度取于決芯片的時鐘頻率。當時鐘頻率 500KHz時，轉換時間為128μs。 數(shù)碼顯示電路 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產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。 ICM7218 的輸出可直接驅動 LED 顯示器 ， 不需外接驅動電路 ， 工作電壓為 +5V， 其構成的顯示電路結構簡單 ， 使用方便。同樣由單片機向ICM7218 寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部 RAM 寫數(shù)據(jù)一樣簡單。 當單片機寫入模式控制字后， ICM7218 以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)顯示 RAM 中。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。 何凡：基于單片機的火災報警系統(tǒng)設計 18 單片機外圍 接口電 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)在串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡，晶振電路為單片機工作提供時鐘信號，這個信號就是單片機的工作速度，芯片中有一 個用于構成內部振蕩器的高增益反向放大