【正文】 置靈敏度級別，靈敏度級別的設(shè)置。電池欠壓告警值一般設(shè)置為 左右。MC14468 還可工作于自檢模式，用來檢測裝置的工作狀態(tài)，將腳 1 接模擬檢測出有煙等情況。MC14468 還具有一個 I/0 引腳，可將約 40 個檢測一個多點探測區(qū)域，在得電后的三個振蕩周期內(nèi)，I/O引腳處于無效狀除其它單元的意外變化引起的誤報警等。為提高噪聲抑制能力，它同其信息交換，主要采用電流傳輸方式。 離子型煙火警報器電路連接圖 46 是采用 MC14468 設(shè)計的火災自動探測報警器的原理圖。 圖 43 火災自動探測報警器原理圖 圖 43 中，離子室里的離子電流隨著探測現(xiàn)場的煙霧變化而變化。產(chǎn)生微弱的電壓變化傳到檢測端 15，由 MC14468 內(nèi)部的邏輯處理電路處理后，啟動蜂鳴器驅(qū)動電路，再經(jīng)外接的 CR10 和 R9 形成調(diào)制的變頻輸出，從而推動蜂鳴器發(fā)出報警聲。通過報警聲音和發(fā)光二極管 Vl 的閃爍等來判定所處的各種狀態(tài)。當 V1 發(fā)光二極管閃亮，并且蜂鳴器發(fā)出刺耳的音頻報警聲時，為本處有火災報警信號。當只有刺耳的報警聲，而發(fā)光二極管不亮時，為本區(qū)域探測網(wǎng)中其他地方報警，提醒用戶注意危險。當為一短促的嘟嘟聲，且 Vl 發(fā)光二極管閃亮時，為電池欠壓告警，提醒用戶更換電池。當為一短促的嘟嘟聲，且 Vl 發(fā)光二接管不亮則為探測報警器的靈敏度級別有所降低，提醒用戶進行適當?shù)木S護，以提高其探測靈敏度。同時不同狀態(tài)的閃亮頻率還有所區(qū)別。蜂鳴器 Xl 共有三個級，分別為 B 極、S 極、F 極。Bl 為 9V 疊層電池，探測報警器處于監(jiān)控狀態(tài)時電流只有 10μA 左右，所以一般情況下電池至少可以使用一年以上。圖 43中，R8 用來設(shè)置電池欠壓告警值，可以根據(jù)需要來進行調(diào)整，R7 用來設(shè)置探測靈敏度，R4 為定時電阻，一般選用 。V1 可選用目前市場上新推出的高亮度發(fā)光二極管，以減少損耗。Rl、RV2 和 V3 是當接成區(qū)域報警同時用來保護芯片免遭意外干擾或靜電等造成損壞。離子室所用放射源可選用錮 241(Am241)強度約 微居里即可。探測報警器安裝后，一般每一個月要自檢一次，檢查報警等各種功能是否正常，為此設(shè)置了一個自檢按鈕，安裝在殼體的外部，以供用戶自檢使用。實物圖如圖 44 所示。整個裝置內(nèi)設(shè)有金屬屏蔽層，可防止外部各種信號干擾。內(nèi)置的離子源強度較小，不會對環(huán)境造成污染，不會對人體造成傷害，符合有關(guān)規(guī)范要求。圖 44 離子感煙火災報警器實物圖 微控制器的選型與整體模塊設(shè)計 STC89 系列單片機 STC89 系列單片機是 MCS51 系列單片機的派生產(chǎn)品。它們在指令系統(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標準 8052 單片機完全兼容，DIP40 封裝系列與 8051 為Pintoin 兼容。STC89 系列單片機具有超低功耗和超強抗干擾性等特點。如圖45 所示。E E P R O MD a t a F l a s h看門狗A D2 K 8 KI S P 引導碼雙數(shù)據(jù)指針6 / 1 2 / 3 2 / 6 4 K字節(jié) F l a s h4 個八位并行端口+P 4 . 0 P 4 , . 34 個 I / O 端口S T C 單片機U A R T ( 串口 )3 個定時器1 2 8 0 S R A M 圖 45 STC89 系列單片機結(jié)構(gòu)示意圖 STC89 系列單片機主要有以下幾個方面特點: （1) 1Kbit 片內(nèi) RAM(數(shù)據(jù)存儲器) 普通 8051 系列單片機片內(nèi) RAM 只有 128(8051)或 256(8052)字節(jié)。STC89 系列單片機另外增加了 768 字節(jié)的片內(nèi)擴展 RAM。768 字節(jié)的片內(nèi)擴展 RAM(地址:000H 一 2FFH)與外部擴展 RAM 地址重疊，單片機可通過軟件設(shè)置 ，決定是否適用片內(nèi)擴展RAM。 （2) 64/32/8K 片內(nèi) Flash(程序存儲器)與 ISP 功能 STC89 系列單片機按芯片型號分別有 64/32/16/8K 片內(nèi) Flash，分為 2 個 Flash存儲塊:Bloek0 和 Bloekl。2 個 Flash 存儲塊在物理上 Block0 在前，Bloekl 在后。通過 REMAP 功能可以將 Flash 塊重定位。ISP 主要應用于在線(或遠程)升級，通過執(zhí)行ISP 引導碼改寫用戶程序，無須編程器，無須親臨現(xiàn)場。STC89 系列單片機在出廠時，片內(nèi)已經(jīng)燒錄有 ISP 引導碼，占用 Blockl 的程序空間前 2K 字節(jié)，并設(shè)置為從 Blockl啟動。啟動時，首先執(zhí)行 ISP 引導碼，確認是程序下載，還是正常啟動。無論是程序下載還是正常啟動，ISP 引導碼最后將 REMAP 取消，恢復 Block0 在前 8K 的地址空間，進而執(zhí)行 BlockO 中的用戶程序，即用戶程序總是放在 Block0 的 00H 開始的單元，除非用戶自行修改了 ISP 引導碼。 （3) STC89 系列單片機 IAP 技術(shù) IAP 功能就是在線應用可編程，利用該功能，就可以將本不具有 EEPROM 的單片機具有相當于 EEPROM 的功能，而且存儲空間遠大于 EEPROM。IAP 不能對自身所在的Block 編程，即當程序運行在 Block0 時，可編程的是 Blockl。當程序運行在 Blockl 是，可編程的是 Block0。根據(jù)這個特點，通過 REMAP 功能可設(shè)置在應用編程的 Flash 的大小。 （4)可編程計數(shù)器陣列STC89 的可編程計數(shù)器陣列(PCA)是一個 16bit 的定時器，擁有 5 個 16bit 捕捉/比較模塊，每個模塊均可有以下幾種模式:上升沿/下降沿捕捉。軟件定時器。高速輸出?？撮T狗定時器。脈寬調(diào)制器。可編程計數(shù)器陣列的時鐘有如下選擇: CPS1 CPS0 12 時鐘模式 6 時鐘模式0 0 FOSC/12 FOSC/60 1 FOSC/4 FOSC/21 0 Timer0 溢出 Timer0 溢出1 1 ECI 引腳上的外部時鐘（最大速率=FOSC/8 ）ECI 引腳上的外部時鐘（最大速率=FOSC/8 ） 表 41 可編程計數(shù)器陣列的時鐘模式 可編程計數(shù)器陣列在很少的 CPU 開銷下比普通的定時器/計數(shù)器提供了更多的定時功能。它的優(yōu)點包括減少軟件開銷及提高精度。（5) 復位電路 STC89 在 8051 基礎(chǔ)上增加了多個復位功能，以提高單片機的抗干擾能力。上電復位:基本同 8051 相似，但同時增加了一項功能，就是軟件可編程在復位時從 REST 腳輸出 32 個復位脈沖，去復位外部設(shè)備，保證外部設(shè)備的同步，省略外部復位電路。軟件復位:8051 無軟件復位功能。STC89 只需改變一個狀態(tài)即可完成軟件復位，減少軟件開銷。欠壓檢測與復位:在遭遇欠壓時，單片機無法正常工作，端口狀態(tài)不定，極易造成外圍設(shè)備的損壞。STC89 的復位功能可在一定程度上避免此類事件發(fā)生。STC89 在檢測到欠壓條件時產(chǎn)生一個中斷通知或產(chǎn)生一個復位信號，復位單片機。欠壓中斷通知是一個很實用的功能，由于掉電通知到掉電還有段時間，它可以讓程序在即將掉電時，及時保存一些必要的參數(shù)。 微控制器外圍模塊與整體設(shè)計系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖 46 所示。無線傳感器將探測到的火災信號通過 ZigBee 無線通信方式發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器，數(shù)據(jù)集中器將收集的數(shù)據(jù)送至火災監(jiān)控中心，再由火災監(jiān)控中心對這些數(shù)據(jù)進行計算處理和統(tǒng)計評估。 無線傳感器 無線傳感器火災監(jiān)控中心數(shù)據(jù)集中器Z i g b e e Z i g b e e 圖 46 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖基于 ZigBee 技術(shù)的火災自動探測控制網(wǎng)絡可以監(jiān)控多達 65535 只火災探測器和65535 個監(jiān)視控制模塊，其中一臺火災報警控制器就可以監(jiān)控多達 3690 只火災探測器和 3690 只監(jiān)視控制模塊。對于如此多的控制點要實時地采集各類參數(shù)和狀態(tài)，還要進行數(shù)據(jù)的處理和通信，單個微控制器是無法實時完成以上工作的。對于完成 RS232 到ZigBee 通信接口的信息轉(zhuǎn)換與監(jiān)控主機之間信息傳送的通訊板起著交通樞紐的作用。在系統(tǒng)設(shè)計中，微控制器需要實現(xiàn)的功能以及外圍模塊有以下幾個部分:(l)控制無線射頻模塊完成數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。(2)控制火災傳感器模塊進行數(shù)據(jù)采集。(3)接收主機控制信號，完成數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)工作原理框圖如圖 47 所示。傳感器測試到火災信號，然后再由火災控制中心對這些數(shù)據(jù)進行計算處理和統(tǒng)計評估?；馂男盘柵袛嗟脑瓌t不是簡單的非準則，而需要同時考慮其它多種因素。根據(jù)預先設(shè)定的有關(guān)規(guī)則，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適當?shù)膱缶瘎幼髦笜?，相應的發(fā)出預報警。如“產(chǎn)生少量煙，但溫度急劇上升—發(fā)出報警” ，“產(chǎn)生少量煙，且溫升平緩—發(fā)出預報警”等。 L A P 編程接口S P I 接口A / D 轉(zhuǎn)換接口I / O 口煙霧傳感器電平轉(zhuǎn)換P C 主機能量提供射頻模塊 圖 47 系統(tǒng)整體連接示意圖 系統(tǒng)的軟件由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)接收端程序組成，包括初始化程序、發(fā)射程序和接收程序。初始化程序主要是對單片機、射頻芯片、SPI 等進行處理。發(fā)射程序?qū)⒔⒌臄?shù)據(jù)包通過單片機 SPI 接口送至射頻發(fā)生模塊輸出。接收程序完成數(shù)據(jù)的接收并進行處理。 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具本系統(tǒng)設(shè)計中，采用 KeilC51 軟件來進行編程調(diào)試。KeilC51 軟件是德國 Keil 公司推出的 Windows 版的 MCS51 系列單片機開發(fā)套件，可用于編譯 C 源程序、匯編源程序，連接和定位目標文件和庫，創(chuàng)建 Hex 文件以及調(diào)試目標程序，并內(nèi)嵌有 RTX51 實時操作系統(tǒng)，可簡化復雜的多任務實時應用系統(tǒng)的設(shè)計。其 以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為 μvision（通常稱為 μV2） ，μVision 包含:編譯器、匯編器、實時操作系統(tǒng)、項目管理、調(diào)試器。Keil 軟件工作界面如圖 48 所示。圖48Keil 軟件工作界面應用 Keil 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為:編寫源程序并保存一建立工程并添加源文件一設(shè)置工程一編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標文件一程序調(diào)試。Keil 使用“工程”(Project)的概念，對工程(而不能對單一的源程序)進行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標文件的方法非常易于掌握。 無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計與實現(xiàn) 無線射頻芯片選型無線射頻芯片的種類和數(shù)量繁多，無線收發(fā)芯片的選擇在設(shè)計中至關(guān)重要，正確的選擇可以減小開發(fā)難度，縮短開發(fā)周期，降低成本。無線射頻收發(fā)芯片的工作頻段有 433MHz，968MHz，以及 ZigBee 使用的 等等。在選擇無線收發(fā)芯片時應考慮需要以下幾點因素:功耗、發(fā)射功率、接收靈敏度、收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量、芯片成本、數(shù)據(jù)傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼等。（l)發(fā)射功率。在同等條件下，為了保證有效和可靠通信，應選用發(fā)射功率較高的產(chǎn)品。 （2)功耗。大多數(shù)無線收發(fā)芯片是應用在便攜式產(chǎn)品上的，因此功耗也非常重要，應該根據(jù)需要選擇綜合功耗較小的產(chǎn)品。 （3)收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量。芯片外圍元件的數(shù)量直接決定產(chǎn)品的成本，因此應該選擇外圍元件少的收發(fā)芯片。有些芯片似乎比較便宜，可是外圍元件使用很多昂貴的元件，如變?nèi)莨?、聲表濾波器等。還有些芯片收發(fā)分別需要兩根天線，會增加成本。 （4)收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼。采用曼徹斯特編碼的芯片，在編程上會需要較高的技巧和經(jīng)驗，需要更多的內(nèi)存和程序容量，并且曼徹斯特編碼大大降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，一般僅能達到標稱速率的 1/3。而采用串口傳輸?shù)男酒瑧眉熬幊谭浅：唵?，傳送的效率很高，標稱速率就是實際速率 （5)收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)。較少的管腳以及較小的封裝，有利于減少 PCB 面積降低成本，適合便攜式產(chǎn)品的設(shè)計，也有利于開發(fā)和生產(chǎn)。 （6)綜合考慮以上幾個因素，在設(shè)計中選擇 Chipeon 公司的 CC2500 無線射頻芯片。 無線射頻芯片 CC2500 CC2500 芯片是 chiPeon 公司的第四代產(chǎn)品，工作頻率為 ，符合 規(guī)范。CC2500 基于 Chipeon 公司的 Smart RF03 技術(shù)，以 工藝制成。只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2500 具有片上載波感應指示燈和數(shù)字 RSSI 輸出，有助于提高無線鏈路的質(zhì)量。自動消除通道評價功能(CCA)使其更適用于載波偵聽（ListenBeforeTalk，LBT)系統(tǒng)。而且 CC2500 可通過掃描 的數(shù)字 RS 尋找最佳工作通道。CC2500 采用 4x4mm20 引腳 QFP 封裝，由于外形小，而且需要的外部元件數(shù)量少，因此適合開發(fā)小型 產(chǎn)品。 CC2500 的選擇性和敏感性質(zhì)數(shù)超過了 標準的要求，可確保距離通信的有效性和可靠性，且其數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達 500kbps，因此可以現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。 的性能參數(shù) CC250O 的主要性能參數(shù)如下所示: (l)采用 QLP 封裝，尺寸為 4x4mm。 (2)工作頻帶范圍:2400MHz~。 (3)數(shù)據(jù)傳輸速率為 5