【文章內(nèi)容簡介】 (4) 在主控計算機上接收各個機送來的報警信號，發(fā)出報警信息。二、系統(tǒng)硬件設計 總體模塊本系統(tǒng)以 AT89C51 系統(tǒng)單片機為主控核心，通過信號采集，控制中心，執(zhí)行電路，輔助控制，四大模塊組成，如圖所示。將現(xiàn)場疏散指示燈具的指示方向和實際環(huán)境結(jié)合，實現(xiàn)避煙、避險動態(tài)逃生，以應對大型公共建筑物人流大、通道復雜等因素。圖 總體結(jié)構圖 5 單片機控制模塊經(jīng)過比較，作者決定使用常用、廉價的單片機AT89C51作為主控制器。單片機AT89C51是由ATMEL公司生產(chǎn)的51單片機。簡單介紹如下：AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳，32 個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。AT89C51 具有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。： VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 6 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。 照明指示模塊主要用節(jié)能燈和高亮綠色 led 燈組成。節(jié)能燈在正常情況下運行，高亮綠色 led 燈在遇到災難情況下自動啟動。如圖 ： 7 圖 照明指示模塊圖語音出口標志燈：設置于疏散通道末端出口處。具有語音播放功能，可根據(jù)使用環(huán)境附之以不同語種的提示音。具有頻閃功能，增強火災中對煙霧的穿透力，實現(xiàn)避煙、避險疏散。雙向可調(diào)標志燈：設置于疏散走道內(nèi)。具有遠程控制指示方向調(diào)整功能，根據(jù)火災煙霧蔓延走勢，動態(tài)調(diào)整疏散指示路徑， ，實現(xiàn)避煙、避險疏散。同時具有頻閃功能。地面導向光流燈：設置于人流密集的主干道內(nèi)。應急啟動時，形成穩(wěn)定向前滾動的光帶，是保持視覺連續(xù)的疏散指示標志，同時具有調(diào)整方向功能，應用時，設置間距為 米至 米之間。 無線收發(fā)模塊XL02232AP1 是 UART 接口半雙工無線傳輸模塊，可以工作在 433MHz 公用頻段。 本模塊專為用于各種串口設備之間的無線通訊，如電腦，單片機，各種機器設備串口等，可以直接在原來的有線連接上升級為無線鏈接，無需額外編程，完全兼容有線通訊串口協(xié)議，XL02232AP1 的各項參數(shù)如：輸出功率、串口速率、工作頻率、產(chǎn)品 ID 等相關參數(shù) 可以通過軟件設置，客戶如無特別說明模塊默認參數(shù)為 9600 8N1。300 米傳輸距離工作頻率在 －， （默認 ） 可設置 ID：范圍 0－65535,默認 ID: 22136 串口速率 . (默認 ) 數(shù)據(jù)格式 8N1 XL02232AP1 的各項參數(shù)如：輸出功率、串口速率、工作頻率、產(chǎn)品 ID 等相關參數(shù) 電氣特性 工作頻率 － 調(diào)制方式 FSK 發(fā)射功率 0dBm /5dBm /10dBm /15dBm(默認 15dBm) 接收靈敏度 ‐110dBm 工作電壓 +5V 諧波 ‐60dBc 8 雜散 ‐60dBm 串口速率 (默認) 發(fā)射電流 24mA@0dBm、29mA@5dBm 、38mA@10dBm、45mA@15dBm 接收電流 16mA 接口數(shù)據(jù)格式 8N1 用戶接口電平 TTL 工作溫度 ‐30℃~70℃ 工作濕度 10%~90%相對濕度，無冷凝 外形尺寸 24mm40mm 參考距離 300m(天線如用 導線的話距離可達 500m) 配置接口通訊協(xié)議 一. 接口 通訊接口: RS232 – TTL 通訊速率: 9600bps 通訊格式: 1 start bit , 8 data bits , no parity bit , 1 stop bit 二. 命令 寫命令: 0xF8 數(shù)據(jù)格式: 主機發(fā)送: 0xF8+ 串口速率 +RF 發(fā)射功率 + RF 頻率高字節(jié)+RF 頻率低字節(jié)+ ID 高字節(jié)+ID 低字節(jié)+和校驗字節(jié) 參數(shù)范圍： 功率 01 – 04 ；0dbm,5dbm,10dbm,15dbm RS232 01 – 06 ；,, 頻率 – ； 0x0000 – 0xfbff ID 0x0000 – 0xffff 各種傳感器采集模塊傳感器是一個從系統(tǒng)接收功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)中的器件。按照這一定義，可以說傳感器是一種吸收(提取)、轉(zhuǎn)換和傳送能量的器件。嚴格地說，應該區(qū)別檢測和變換這兩個概念。前者只是將被測量轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中去，而后者從字面上說是將被測量的種類加以改變。有時，對被測量只進行一次變換還不夠，必須進行第二次、第三次變換，一直到所希望的能量形式為止。傳感器轉(zhuǎn)換能量的理論基礎都是利用物理學、化學等各種現(xiàn)象和效應來進行能量形式的變換。隨著微電子和計算機技術的發(fā) 9 展，傳感器輸出信號的形式應盡可能是電量。傳感器的組成按其定義一般是由敏感元件、變換元件和測量電路三部分組成。除自源型傳感器外，還需外加輔助電源，用框圖表示，如圖 所示。由圖可知，傳感器由以下幾個部分組成： 圖 傳感器的組成框圖（1）敏感元件(預變換器) 直接感受被測量(一般為非電量)并將其轉(zhuǎn)換為與被測量有確定關系的易變成電量(包括電量)的其它量的元件。（2）轉(zhuǎn)換元件(變換器) 它能將其它物理量直接轉(zhuǎn)換為有確定關系的電量的元件。（3）測量電路(變換電路) 把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號變?yōu)楸阌谔幚?、顯示、記錄、控制的可用電信號的電路。測量電路的類型視轉(zhuǎn)換元件的不同而定．經(jīng)常采用的有電橋電路和其它特殊電路，加高阻抗輸入電路、脈沖電路、振蕩電路等。（4）輔助電源 供給轉(zhuǎn)換能量。（5）傳感器模塊主要由光敏傳感器如圖 圖 傳感器模塊圖光敏傳感器由 AT89C51 的 P0 口的 P0．5 作為光敏傳感器模塊的輸出信號端 ,其光敏傳感器模塊原理圖:如圖 10 圖 光敏傳感器模塊原理圖 輔助輸入模塊模塊該模塊主要由消防語音提示模塊組成。我們采用 WT588D 語音芯片作為語音模塊核心。 如圖 ：圖 輔助輸入模塊圖 11 WT588D 語音芯片是一款功能強大的可重復擦除燒寫的語音單片機芯片。WT588D 讓語音芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機電路，高度集成的單片機技術足于取代復雜的外圍控制電路。配套 WT588D VoiceChip 上位機操作軟件可隨意更換 WT588D 語音單片機芯片的任何一種控制模式，把信息下載到 SPIFlash 上即可。軟件操作方式簡潔易懂，撮合了語音組合技術，大大減少了語音編輯的時間。完全支持在線下載，即便是 WT588D 通電的情況下，一樣可以通過下載器給關聯(lián)的 SPIFlash 下載信息，給 WT588D 語音芯片電路復位一下，就能更新到剛下載進來的控制模式支持插入靜音模式，插入靜音不占用 SPIFlash 內(nèi)存的容量，一個地址位可插入 10ms～25min 的靜音； MP3 控制模式下，完全迎合市場上 MP3 的播放/暫停、停止、上一曲、下一曲、音量+、音量等功能； 按鍵控制模式下觸發(fā)方式靈活，可隨意設置任意按鍵為脈沖可重復觸發(fā)、脈沖不可重復觸發(fā)、無效按鍵、電平保持不可循環(huán)、電平保持可循環(huán)、電平非保持可循環(huán)、上一曲不循環(huán)、下一曲不循環(huán)、上一曲可循環(huán)、下一曲可循環(huán)、音量+、音量、播放/暫停、停止、 播放 /停止等 15 種觸發(fā)方式，最多可用 10 個按鍵觸發(fā)控制輸出；38 按鍵組合控制模式下能以脈沖可重復觸發(fā)的方式觸發(fā) 24 個地址位語音，所觸發(fā)地址位語音可在 0～ 219 之間設置；并口控制模式可用 8 個控制端口進行控制，僅限于 WT588D32L、WTW28P；一線串口控制模式可通過發(fā)碼端控制語音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～219 地址位的任意語音，發(fā)碼速度 600us～2022us； 三線串口控制模式和三線串口控制控制端口擴展輸出模式之間可通過發(fā)碼切換，三線串口控制模式下，能控制語音播放、停止、 循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～219 地址位的任意語音，三線串口控制控制端口擴展輸出可以擴展輸出 8 位，在兩種模式下切換，能讓上一個模式的最后一種狀態(tài)保持著進入下一個模式。 圖 語音芯片管腳圖 12 圖 語音芯片管腳功能介紹圖 傳感器模塊輔助芯片LN2022 也是一個 7 路反向器電路，即當輸入端為高電平時 ULN2022 輸出端為低電平，當輸入端為低電平時 ULN2022 輸出端為高電平，繼電器得電吸合。如圖 :功能特點：高電壓輸出 50V輸出鉗位二極管輸入兼容各種類型的邏輯電路應用繼電器驅(qū)動器 13 圖 ULN200X 邏輯圖在大型儀器儀表系統(tǒng)中,經(jīng)常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅(qū)動電壓高且功率較大的器件。ULN202ULN2800 高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品就屬于這類可控大功率