【導讀】能，及時發(fā)現(xiàn)火災，減少火災帶來損失。本論文以8031單片機為核心、模塊化為設計思想進行火災報警控制系統(tǒng)的設計。提高系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)可靠性。硬件設計是本文的重點，包括系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采。和單片機部分進行較全面的考慮和設計。軟件設計完成了火災報警系統(tǒng)軟件的功能設計并給出了。本系統(tǒng)有運行可靠、設計成本。低等優(yōu)點，適用于一些保護對象級別低的場所。

　　

【正文】 編程 ROM。按照編程方式，只讀存儲器 ROM可以分為掩模 ROM、 PROM和 EPROM三類。 本系統(tǒng)選用的 ROM芯片為 Intel公司的 Intel2764， Intel2764是一種 +5V的 8KB UVEPROM存儲器芯片，采用 HMOS工藝制成，標準存放時間為 250ns。其中， 27是系列號， 64和存儲容量有關。 其引腳大家都很熟悉，現(xiàn)就 Intel2764的工作方式進行介紹工作方式： 2764可以分為正常和編程兩種工作方式。正常工作方式是指 2764在它所用應用系統(tǒng)中的工作方式，常分為讀出和維持兩種工作狀態(tài)；編程方式是指給 2764寫入程序時的工作方式，常常在專用的計算機系統(tǒng)上進行，又可分為編程、禁止編程和校驗等三種工作狀態(tài)。所以， 2764共有兩種工作方式和五種工作狀態(tài)，究竟處在哪一種方式和狀態(tài)下工作是由 2764的控制和電源線上的信號決定的。表 2764的工作狀態(tài)和相應引腳線上電平的關系。 表 2764工作方式選擇表 引腳 工作方式 CE （ 20） OE （ 22） PGM （ 27） VPP （ 1） VCC （ 8） 輸出端 O7－ O0 讀 出 VIL VIL VIH VCC VCC 輸出 維 持 VIH VCC VCC 高阻 編 程 VIL VIH VIL VPP VCC 輸入 編程校驗 VIL VIL VIH VPP VCC 輸出 禁止編程 VIH VPP VCC 高阻 注： VIL為 TTL低電平， VIH為 TTL高電平，為任意（ VIL/VIH）， VPP為＋ 5V/＋ 21V 2. 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 隨機存取存儲器 RAM是一種正常工作時既能讀又能寫的存儲器，故又稱為讀寫存儲器。 RAM存儲器通常用來存放數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果等，是現(xiàn)代計算機不可缺少的一種半導體存儲器。 25 RAM存儲器通常可以分為靜態(tài) RAM和動態(tài) RAM兩大類，其差別主要在于基本存儲電路存儲信息的方式不同。前者依靠觸發(fā)器存儲二進制信息，后者依靠存儲電容存儲二進制信息。靜態(tài) RAM的存儲容量較小，動態(tài) RAM的存儲容量較大。 本系統(tǒng)中選用 Intel公司的 Intel6264芯片進行設計， 6264是 8KB靜態(tài) RAM存儲器，其中 62是系列號， 64是序號，和存儲容量有關。現(xiàn)就 6264進行簡單介紹工作方式： 6264共有五種工作方式，其 中的讀出和寫入方式是有效方式。每種工作方式對有關引腳上電平的依賴關系如表 。 表 6264工作方式選擇表 工作方式 1CS CS1 WE OE 功 能 禁 止 0 1 0 0 不允許 WE 和 OE 同時為低電平 讀 出 0 1 1 0 從 6264 讀出數(shù)據(jù)到D7－ D0 寫 入 0 1 0 1 把 D7－ D0 數(shù)據(jù)寫入6264 選 通 0 1 1 1 輸出高阻 未選通 1 1 輸出高阻 3. 8031擴展電路 在前面對于外部存儲器已進行了介紹，并進行了選型，現(xiàn)在將進行 8031的具體擴展。 E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16IN T 012IN T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D108 03 1D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE117 4L S 3 73A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1021A 1123A 122CE20OE22P G M27V P P1D011D112D213D315D416D517D618D7192 76 4A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1021A 1123A 122C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196 26 4V C CV C C 圖 8031外部存儲器的擴展 26 在本系統(tǒng)中 8031的時鐘電路采用的是內(nèi)部振蕩方式，外接的晶體振蕩頻率為 16MHZ，外接電容值都選擇為 30pF。復位電路由電阻、電容、二極管、開關和施密特反向器組成，可完成自動上電復位和人工按鈕復位。 A/D 轉(zhuǎn)換的設計 經(jīng)過信號采樣過的信號還是模擬信號，而單片機只接收數(shù)字信號，這時就需要把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，就需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換器種類繁多，符合要求的也很多，在這我們選取 ADC0809。 1. ADC0809 的結(jié)構(gòu)及工作原理 ADC0809是美國半導體公司 生產(chǎn)的 8位 A/D轉(zhuǎn)換器，它是采用逐次逼近的方法完成 A/D轉(zhuǎn)換的。ADC0809由單一 +5V電壓供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的 8路模擬多路轉(zhuǎn)換開關，可對 8路模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換。片內(nèi)具有多路開關的地址譯碼器和鎖存電路、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器、 256R電阻 T型網(wǎng)絡和樹狀電子開關以及逐次逼近鎖存器，輸出具有 TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機數(shù)據(jù)總線上。 (1) ADC0809的工作原理 ① 模擬量輸入通道選擇 芯片中有一 8 路單端模擬信號輸入的多路開關，通過地址代碼 C、 B、 A 的控制，可選通 8 路中的一路進行 A/D 轉(zhuǎn)換。地址代碼與輸入通道的關系是一一對應的。如果要將模擬輸入 IN6 接入A/D 轉(zhuǎn)換電路，則先在 C、 B、 A 端輸入 110 代碼，并在地址鎖存器“ ALE”端輸入地址鎖存脈沖，脈沖的上升沿將地址代碼 C、 B、 A 寫入地址鎖存器，經(jīng)譯碼器譯碼后去接通相應的模擬開關。 ② A/D轉(zhuǎn)換過程 在啟動（ START）端加啟動脈沖， A/D 轉(zhuǎn)換立即開始，首先啟動脈沖的上升沿通過芯片內(nèi)部的控制電路將逐次逼近寄存器清零。啟動脈沖的下降沿轉(zhuǎn)換電路開始 A/D 轉(zhuǎn)換。如果在轉(zhuǎn)化過程中再啟動，則先復位，再重新開始轉(zhuǎn)換。如將啟動端與“轉(zhuǎn)換結(jié)束”端 EOC 接相連，轉(zhuǎn)換將是連續(xù)的。在用這種轉(zhuǎn)換方式時，在開始時，應在外部加一啟動脈沖。 ③ 輸出數(shù)據(jù) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，在輸出使能端 OE加上一個正脈沖，是三態(tài)輸出鎖存器與輸出數(shù)據(jù)線接通，將輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，送到數(shù)據(jù)線 D0～ D7，供數(shù)字控制電路或計算機進行處理。 ADC0809時序圖如圖 。其中， Tws：最小起動脈寬，典型值為 100ns，最大值為 200ns； twE：最小 ALE 脈寬，典型值為 100ns，最大值為 200ns； tD：模擬開關延時，典型值為 1μ s，最大值為 s； tc：轉(zhuǎn)換時間，當 fclk=640kHz 時，典型值為 100μ s，最大值為 116μ s； tEoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束延時，最大為 8個時鐘周期加 2μ s。 27 圖 ADC0809時序圖 (2) ADC0809主要技術(shù)指標： ① 分辨率 8位 ② 不可調(diào)誤差≦ 1LSB ③ 轉(zhuǎn)換時間 100μ s ④ 溫度范圍－ 40～＋ 85℃ ⑤ 功耗 15mW ⑥ 單一電源＋ 15V 2. 8031 與 ADC0809 的連接電路 在將探測器輸出信號通過 I/V 轉(zhuǎn)換電路和采樣保持器后，就要將有用的電壓采樣信號進行A/D 轉(zhuǎn)換送到單片機內(nèi)部去。 ADC0809 與單片機 8031 的接口比較 簡單，圖 為本課題設計時的 ADC0809 與 8031 的接口電路。 前面對 I/O進行了擴展，在連接 ADC0809時，將通過擴展后的 I/O來實現(xiàn)。具體連接如圖 。當 WR 和 都為低電平時， ALE 有效，將通道地址 ABC 鎖存并譯碼，同時 START 信號有效，A/D 啟動轉(zhuǎn)換開始。 ADC0809 的輸出允許信號 OE 在 和 RD 信號同為低電平時有效，輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 EOC 經(jīng)反向接 8031 的中斷 請求信號 INT0 。 ADC0809 的時鐘信號CLK 由 8031 的 ALE 經(jīng)分頻后提供。 8031 的 ALE 每個機器周期出現(xiàn)二次，是時鐘周期的 6 分頻，若 8031 的主頻為 6MHz，則 ALE 為 1MHz，再經(jīng)二分頻后為 500KHz，作為 ADC0809 的 CLK。 28 圖 ADC0809 與 8031 的接口電路 由圖 可知， ADC0809 的 8 個模擬量通道地址為 7FF8H～ 7FFFH，依次對應 IN0～ IN7。當8031 向上述某端口寫入時，便可啟動相應的模擬量 A/D 轉(zhuǎn)換開始；轉(zhuǎn) 換結(jié)束后，單片機可從同樣的端口讀出數(shù)字量。 輸出顯示電路 在單片機應用系統(tǒng)中，常常需要人機對話，顯示器就必不可少。顯示器能很好的反映系統(tǒng)的運行狀況，可以很直觀的顯示系統(tǒng)信息，為工作人員進行管理和維護提供幫助。 在單片機控制系統(tǒng)中，發(fā)光二極管 (LED)、熒光數(shù)碼管、輝光數(shù)碼管和液晶顯示器等是常用的幾種顯示器。特別是發(fā)光二極管顯示器 (LED)和液晶顯示器 (LCD)，由于結(jié)構(gòu)簡單、價格廉價和接口容易，而得到廣泛的應用。本課題是選擇用發(fā)光二極管顯示器 (LED)來完成顯示的。 LED 的結(jié)構(gòu)與原理 發(fā)光二極管顯示器是單片機應用產(chǎn)品中常用的廉價輸出設備。它是由若干個發(fā)光二極管組成顯示的字段。當二極管導通時相應的一個點或一個筆劃發(fā)光，就能顯示出各種字符。 的結(jié)構(gòu)和接法 常用的八段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 (a)所示。 LED 數(shù)碼顯示器有兩種結(jié)構(gòu)：將所有發(fā)光二極管的陽極連在一起，稱為共陽接法，如圖 (c)所示，公共端 GND 接高電平，當某個字段的陰極接低電平時，對應的字段就點亮；而將所有發(fā)光二極管的陰極連在一起，稱為共陰接法，如圖 (b)所示。公共端 GND 接低電平，當某個字段的陽極 接高電平時，對應的字段就點亮。每段所需電流一般為 5~15mA，實際電流視具體的 LED 數(shù)碼顯示器而定 。 29 GabcdefgSPabcdefgS PG (a)LED 結(jié)構(gòu) (b)共陰極接法 (c)共陽極接法 圖 八段 LED 原理和結(jié)構(gòu) 顯示方式 點亮 LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種顯示方法。 (1) 所謂靜態(tài)顯示：就是顯示某一字符時，相應的發(fā)光二極管恒定得導通或截止，這種方法，每個顯示位都需要一個 8 位的輸出口控制，占用的硬件較多，一般僅用于顯示位 數(shù)較少的場合。 (2) 動態(tài)顯示 LED 顯示器接口 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次，利用人的視覺暫留效應達到顯示的目的。顯示器的亮度跟導通的電流有關，也和點亮的時間與間隔的比例有關。動態(tài)顯示器因其硬件成本較低，而得到廣泛的應用。，就是一位一位地輪流點亮各位顯示器，對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度跟導通的電流有關，也和點亮的時間與間隔的比例有關。動態(tài)顯示器因其硬件成本較低，而得到廣泛的應用 。 顯示電路 通過按時提供具有 一定驅(qū)動能力的段選和位選信號，可以實現(xiàn)對 LED 顯示器的控制。各段選信號的獲取可以通過硬件，也可以通過軟件。 本課題設計的顯示電路是利用單片機 8031 的 P1 口通過 8155 來進行擴展 I/O 接口電路后，有 8155擴展的 I/O口 PA0PA5控制 2 位 LED顯示的，一位顯示狀態(tài)，一位顯示探測器序號。 74LS47譯碼并驅(qū)動 LED， PA0PA3 控制顯示內(nèi)容， PA4PA5 控制選通 LED。本系統(tǒng)選擇的