【正文】 系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 : 山東科技大學學士學位論文 40 圖 數(shù)據(jù)采集流程圖 山東科技大學學士學位論文 41 在火災自動報警系統(tǒng)的程序設計中使用了延時程序，延時 10ms的程序如下： void delay_10ms (uint i) { while (i) { uchar i ， j ， k ； for (i=5 ； i0 ； i ) for (j=4 ； j0 ； j ) for (k=248 ； k0 ； k ) ； } } 火災判斷與報警程序 固定門限檢測法是使用最早，且應用最廣泛的火災探測方法，優(yōu)點是計算量小且易于實現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災探測器的信號幅值作為火災報警的依據(jù)，并與固定的閾值進行比較 [16]：當信號幅值超過報警閾值時， 則發(fā)出報警，否則解除報警 [17]。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號采集延時 10ms，是讓ADC0809 準備好進行下一次信號轉(zhuǎn)換。單片機每次驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，當 ADC0809 的 EOC 端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務程序讀取轉(zhuǎn)換得到 的數(shù)據(jù)。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機接受轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入寄存器，由 INT1 中斷服務程序完成；系統(tǒng)延時 10ms，驅(qū)動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后存入寄存器。為了降低誤報率，系統(tǒng)設計時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。然后關閉蜂鳴器，開啟綠燈，設置報警限初值。這部分實現(xiàn)的功 能包括各種 I/O輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化、中斷使能等。系統(tǒng)初始化后， 80C51 的 為低電平， 、 、 、 為高電平，所以只有綠燈亮，紅燈、黃燈不亮，蜂鳴器不報警。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。既使得程序結(jié)構清晰，又便于以后進一步擴展其功能。 山東科技大學學士學位論文 36 火災報警系統(tǒng)程序設計 主程序流程圖 火災報警系統(tǒng)控制器上采用 80C51 作為主控芯片，其主要功能包括：控制 IO 端口、邏輯判斷處理、驅(qū)動外部電路、語音報警和 A/D 采樣等，該部分是火災報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) C51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能 強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。數(shù)據(jù)結(jié)構方面，可以使用結(jié)構體和數(shù)組，能夠處理復雜的數(shù)據(jù)，可用于實時處理系統(tǒng)。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718abcdefgK0K1K2K3D0D1D3D4D4D6D7D51KR211KR22WRVCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS0Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3Dpy RedCCabcdefgabcdefabcdefgfecdbgagk0k1k3k2 圖 39 數(shù)碼顯示電路 山東科技大學學士學位論文 35 第 4 章 火災 報警系統(tǒng)軟件設計 軟件開發(fā)環(huán)境 本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用 C 語言進行程序設計。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅(qū)動芯片 ICM7218A 驅(qū)動，分別接數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， DIGIT DIGIT DIGIT DIGIT4為位選，分別控制 4 位數(shù)碼管的亮滅， ID07 為數(shù)據(jù)線，接單片機 P0口 .WRITE、 MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機 、 。 山東科技大學學士學位論文 34 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進來并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng)的顯示模塊，讓人們 更直接地觀察到相關數(shù)據(jù)。 光報警電路 山東科技大學學士學位論文 33 LED0 LED2 LED3LED11KR51KR71KR6VCC1KR4 圖 311 光報警電 路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設定的值進行判定，如果大于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級管的發(fā)光，實現(xiàn)光報警功能 . 如果小于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光，說明正常，沒有火災發(fā)生。采樣時，把相應的模擬電壓信號從 Vi 端送進 LM324A 進行放大處理后，從Vo 端輸出送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路。電路圖如上圖 310 所示，運算放大器接成電壓放大電路。 對于傳感器輸出的模擬信號，一般要用運算放大器對其進行調(diào)理或放大，以滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。當 80C51 知道 A/D 轉(zhuǎn)換完成后， P20 與讀信號RD 共同控制下的 A/D 端口 OE 電平變?yōu)楦唠娖綍r，輸出三態(tài) 門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機上。例如，輸出地址 F8H 可選通通道 IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址 F9H 可選通通道 IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出山東科技大學學士學位論文 31 的模擬量進行轉(zhuǎn)換。當 ALE端口變?yōu)楦唠娖?，?74LS373 輸出端的低 3 位地址存入 A/D 的地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 當 P20=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。鎖存允許端 LE 為高電平時，輸出端 O0~O7 狀態(tài)與輸入端 D0~D7 狀態(tài)相同；當 LE 由“ 1”變?yōu)椤?0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。當 OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動總線，也不為總線的負載， 但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 ADC0809通道選通如表 。由于本火災報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經(jīng)過調(diào)理的溫度、煙霧信號分別進入 ADC0809 的 IN0 和 IN1端口，其余輸入引腳接地， 8個數(shù)字量輸出引腳接 80C51 的 P0 口。 D觸發(fā)器的特性方程為 n1QD? ? 由于當 CP=1 時， D觸發(fā)器有效； CP=0 時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。 山東科技大學學士學位論文 29 12Component_1D2D3D4D1Vin VoutGNDVRC13 C14 C15 C16VCC IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLOCK10VCC11VREF(+)12GND13D114IN228IN127IN026A25B24C23ALE22D721D620D519D418D017VREF()16D215ADC0809+5V231U?ASN74F02D231U?ASN74F02DR6WR12SN74F04DCLOCKQ0Q1Q2INT1 圖 39 80C51 與 ADC0809 接口電路原理圖 當 80C51 的 ALE 端口不訪問外部存儲器時， 80C51 的 ALE 端以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，故晶振設定 12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機即可向 ADC0809 輸出 500KHz 的時鐘信號。 由于本設計中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片使用的是 ADC0809，其工作的時鐘信號為500KHz， 因 其 內(nèi)部沒有時鐘電路 ，時鐘信號由外部 80C51 的 ALE 端口提供。 OE 為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通IN0IN7 上的一路模擬量輸入 . 當 =0 時，與寫信號 WR 共同選通ADC0809。 芯片的幾個重要管腳功能如下： ALE： 地址鎖存允許輸入線，高電平有效。 圖 38 80C51 晶振和復位電路原理圖 數(shù)據(jù)采集電路 本設計中 的 A/D 使用的是通用 8位芯片 ADC0809， 煙霧、溫度傳感器的輸出端經(jīng)過放大電路后分別接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1。復位電路中 SWPB 為手動復位開關，電容 C1 可避免高頻諧波對電路的干擾。當人為按下按鈕時，則 VCC 的+5V 電平就會直接加到 REST 端，系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕 復位和上電復位，本設計采用的是手動按鈕復位。 80C51 的復位信號是從 REST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。本設計中使用石英晶體，電容的容值設定為 30pF。電路中的外接石英晶體及電容 C C3 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718 圖 37 ICM7218 引腳圖 山東科技大學學士學位論文 26 單片機外圍接口電路 晶振電路 晶振電路為單片機 80C51 工作提供時鐘信號，芯片中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。數(shù)據(jù)接收結(jié)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(qū)動器和位控驅(qū)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。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)一樣簡山東科技大學學士學位論文 25 單。 數(shù)碼管顯示電路 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產(chǎn)的一種性能價格比較高的通用 8 位 LED數(shù)碼管驅(qū)動電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅(qū)動芯片 ,可與多種單片機接口使用。 （ 6） 轉(zhuǎn)換速度取于決芯片的時鐘頻率。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關。 （ 2）最大不可調(diào)誤差： ADC0809為 ? 1LSB。是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8位通用 A/D 芯片 . A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的 8位 8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片 ADC0809，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 35所示 , 內(nèi)部結(jié)構圖 如圖 36所示。 目前有很多類型的 A／ D 轉(zhuǎn)換芯片，它們在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)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