【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ⑥ 封裝：是DIP直插的，還是SO貼片的，還是其他封裝的等；⑦ 參考源：參考源是單一參考源，還是多參考源，參考電壓使多少等；⑧ 輸入通道：是單通道轉(zhuǎn)換，還是多通道轉(zhuǎn)換等；⑨ 功耗：功耗也是需要考慮的問題之一。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有8位、10位、12位、16位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價(jià)格也越貴。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的A/D轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器。美國Analog Device公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換速率高，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的8位或16位的微處理器相連而無需附加邏輯接口電路，且能與CMOS及TTL兼容。是目前我國應(yīng)用最為廣泛，價(jià)格適中的A/D轉(zhuǎn)換器。加之內(nèi)部含有三態(tài)輸入緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須附加邏輯接口電路，內(nèi)部設(shè)置的高精參考電壓源和時(shí)鐘電路，使它不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)，就能完成A/D轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。綜合以上各種條件和因素，也根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，我選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0809。（2）關(guān)于ADC0809ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)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(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。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32所示,主要特性：①. 8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。②. 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。32 ADC0809芯片的引腳圖③. 轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）。④. 單個(gè)+5V電源供電。⑤. 模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 ⑥. 工作溫度范圍為40～+85攝氏度。⑦. 低功耗，約15mW。（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。（4）外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。D0～D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V電源。GND：地。（5）ADC0809工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送：A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。①. 定時(shí)傳送方式對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。②. 查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。③. 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 傳感器的選擇火災(zāi)探測(cè)器是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)部件，它的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，它是整個(gè)系統(tǒng)最為重要的部件，是識(shí)別火災(zāi)是否發(fā)生的專門儀器。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)器通過把火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)（如煙、氣體濃度等）轉(zhuǎn)化成電量參數(shù)從而得到統(tǒng)一測(cè)量參數(shù)，然后再傳送給控制器。其特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性。其能夠?qū)崟r(shí)跟隨各種非電量參數(shù)的變化而變化?；馂?zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象可以分為：感溫型、感煙型、圖光型、感聲型、氣敏型五大類。但在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到測(cè)量的方便性還有實(shí)用性，我們經(jīng)常用到的火災(zāi)探測(cè)器主要是感煙型、感溫型、感光型、可燃?xì)怏w型、復(fù)合型五大類。（1）感煙型火災(zāi)探測(cè)器。感煙型火災(zāi)探測(cè)器可以分為離子感煙型探測(cè)器和光電感煙型探測(cè)器。其中離子感煙型探測(cè)器是利用煙霧對(duì)具有放射性性質(zhì)的镅241的影響，從而通過檢測(cè)電路檢測(cè)其反應(yīng)，并做出響應(yīng)。但是由于含有放射性物質(zhì)，在一定程度上會(huì)污染環(huán)境，不利于彩色環(huán)保。光電感煙型探測(cè)器是基于煙霧粒子對(duì)光線產(chǎn)生散射、吸收原理而做成的煙霧探測(cè)器。（2）感溫型火災(zāi)探測(cè)器。在火災(zāi)起火燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使周圍的溫度急劇升高。通過對(duì)溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從而可以得到所測(cè)量范圍的溫度參數(shù)所作出響應(yīng)的探測(cè)器就是感溫型火災(zāi)探測(cè)器。根據(jù)測(cè)量依據(jù)的不同，可以把感溫型火災(zāi)探測(cè)器分為定溫型、差溫型和差定溫型三種類型。（3）感光型火災(zāi)探測(cè)器?；馂?zāi)燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生火焰，并伴隨著發(fā)射出各種輻射光線。根據(jù)所探測(cè)火焰輻射的光線不同，感光型火災(zāi)探測(cè)器可以分為兩大種：一種對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外光輻射探測(cè)器，另一種對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外光輻射探測(cè)器。（4）可燃?xì)怏w火災(zāi)探測(cè)器。在火災(zāi)起火燃燒的過程除了會(huì)產(chǎn)生煙霧、熱量、光三種產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生多種可燃?xì)怏w。可燃?xì)怏w火災(zāi)探測(cè)器是對(duì)探測(cè)的單一或者多種可燃?xì)怏w濃度做出響應(yīng)的探測(cè)器。（5）復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器。復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器即使能夠?qū)煞N或兩種以上的火災(zāi)參數(shù)做出響應(yīng)的探測(cè)器?，F(xiàn)在市面上常用地復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器主要有有煙溫復(fù)合型探測(cè)器，煙溫氣三復(fù)合型探測(cè)器，光電、離子、感溫三復(fù)型合探測(cè)器等。本文僅探討現(xiàn)場(chǎng)溫度與煙霧這兩項(xiàng)與火災(zāi)的發(fā)生相關(guān)的指標(biāo)的檢測(cè)，其他與火災(zāi)相關(guān)的因素本文未予探討。 溫度探測(cè)器的選定（1）本設(shè)計(jì)溫度探測(cè)器的選擇條件根據(jù)監(jiān)測(cè)溫度參數(shù)的不同，一般用于工業(yè)和民用建筑中的溫度探測(cè)器有定溫式、差溫式、差定溫式等幾種。①. 定溫式探測(cè)器。定溫式探測(cè)器是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)引起的溫度上升超過某個(gè)定值時(shí)啟動(dòng)報(bào)警的火災(zāi)探測(cè)器。它有線型和點(diǎn)型兩種結(jié)構(gòu)。其中線型是當(dāng)局部環(huán)境溫度上升達(dá)到 規(guī)定值時(shí)，可熔絕緣物熔化使兩導(dǎo)線短路，從而產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。②. 差溫式探測(cè)器。差溫式探測(cè)器是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)引起的溫度上升速率超過某個(gè)規(guī)定值時(shí)啟動(dòng)報(bào)警的火災(zāi)探測(cè)器。它也有線型和點(diǎn)型兩種結(jié)構(gòu)。線型差溫式探測(cè)器是根據(jù)廣 泛的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，點(diǎn)型差溫式探測(cè)器是根據(jù)局部的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，主要感溫器件是空氣膜盒、熱敏半導(dǎo)體電阻元件等。③. 差定溫式探測(cè)器。差定溫式探測(cè)器結(jié)合了定溫和差溫兩種作用原理并將兩種探測(cè)器結(jié)構(gòu)組合在一起。差定溫式探測(cè)器一般多是膜盒式或熱敏半導(dǎo)體電阻式等點(diǎn)型組合式探測(cè)器。在溫度傳感器的選型過程中考慮的因素：ａ被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。ｂ測(cè)溫范圍的大小和精度要求。ｃ測(cè)溫元件大小是否適當(dāng)。ｄ在被測(cè)對(duì)象溫度隨時(shí)間變化的場(chǎng)合，測(cè)溫元件的滯后能否適應(yīng)測(cè)溫要求。ｅ被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害。ｆ價(jià)格如保，使用是否方便。綜合以上多種原因，經(jīng)對(duì)比，本文溫度探測(cè)器使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其引腳與實(shí)物樣式如圖34所示。（２）關(guān)于DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼 封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等。①. DS18B20的主要特性：ａ適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線圖34 DS18B20數(shù)字溫度傳感器引腳圖供電。ｂ2獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。ｃDS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。ｄDS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。ｅ溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。℃。ｆ可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。ｇ在9位分辨率時(shí)最多在 ，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。ｈ測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。ｉ負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。②. DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。③. DS18B20引腳定義：ａDQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；ｂGND為電源地；ｃVDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 煙霧傳感器的選擇（１）煙霧傳感器的比較分析①. 離子式煙霧傳感器該煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。②. 光電式煙霧傳感器光電煙霧報(bào)警器內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，無煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過閾值，如果超過發(fā)出警報(bào)。兩種傳感器的比較:離子煙霧報(bào)警器對(duì)微小的煙霧粒子的感應(yīng)要靈敏一些，對(duì)各種煙能均衡響應(yīng)；而前向式光電煙霧報(bào)警器對(duì)稍大的煙霧粒子的感應(yīng)較靈敏，對(duì)灰煙、黑煙響應(yīng)差些。當(dāng)發(fā)生熊熊大火時(shí)，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時(shí)候，空氣中稍大的煙霧粒子會(huì)多一些。如果火災(zāi)發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的煙霧的微小粒子，離子煙霧報(bào)警器會(huì)比光電煙霧報(bào)警器先報(bào)警。這兩種煙霧報(bào)警器時(shí)間間隔不大，但是這類火災(zāi)的蔓延極快，此類場(chǎng)所建議安裝離子煙霧報(bào)警器較好。另一類悶燒火災(zāi)發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的稍大的煙霧粒子，光電煙霧報(bào)警器會(huì)比離子煙霧報(bào)警器先報(bào)警，這類場(chǎng)所建議安裝光電煙霧報(bào)警器。③. 氣敏式煙霧傳感器氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂（R1R12）的檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。氣敏式煙霧傳感器的典型型號(hào)有MQ2氣體傳感器。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。氣敏式煙霧傳感器與離子式煙霧傳感器的比較：火災(zāi)煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物，具有體積、質(zhì)量、溫度、電荷等物理特性。離子型煙霧探測(cè)器是通過相當(dāng)于煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來感知煙霧粒子的微電流變化裝置。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入電離室，改變了電離室空氣的電離狀態(tài)，從而宏觀表現(xiàn)為電離室的等效電阻增加引起電離室兩端的電壓增大，由此來確定空氣中的煙霧狀況。而氣敏式傳感器是探測(cè)空氣中某些可燃?xì)怏w的成分，所以在火災(zāi)探測(cè)方面，氣敏式傳感器性能并不如離子式傳感器。探測(cè)空氣中可燃?xì)怏w的含量。有效地探測(cè)煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量泄漏。適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，以及煤氣廠、液化石油氣站、氫氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場(chǎng)所。通過比較分析，本設(shè)計(jì)的感煙探測(cè)器采用的是日本NEMOTO公司生產(chǎn)NIS09C離子型感煙探測(cè)器，內(nèi)部有微量的放射性物質(zhì)媚(Am)241，探測(cè)器被金屬電極覆蓋，放射能不會(huì)泄露。它對(duì)白色、灰白和黑色煙霧都有良好的響應(yīng)，符合美國UL217標(biāo)準(zhǔn)，歐洲EN547標(biāo)準(zhǔn)及GB471593國家標(biāo)準(zhǔn)。NIS09C是具有低功耗、普適性的傳感器，適用于高靈敏度煙霧探測(cè)器、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。（2）煙霧檢測(cè)器工作原理首先，傳感器送來的煙霧濃度對(duì)應(yīng)的微小的電壓信號(hào)經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成大的電壓信號(hào)送入AT89C51單片機(jī)；后，在AT89C51單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制濃度值；最后，將實(shí)際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報(bào)警限，另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個(gè)5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時(shí)，進(jìn)行故障監(jiān)測(cè)。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線和接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)是各不相同的。煙霧檢測(cè)器的功