【正文】 送。數(shù)據(jù)總線緩沖器是一個三態(tài)雙向8位緩沖器，作為8255A與系統(tǒng)總線之間的接口，用來倆傳送數(shù)據(jù)、指令、控制命令以及外部狀態(tài)信息。A和B組控制電路是根據(jù)CPU 寫入的控制字來控制8255A的工作方式的控制電路。它與3個端口分別是PA、PB、PC，口可以選擇作為輸入輸出的工作模式，但在功能和結(jié)構(gòu)上是不同的。ADC0809的時鐘輸入信號CLK有ALE經(jīng)二分頻后提供，也可由外部500kHZ 時鐘源提供，八路模擬量有IN7IN0端輸入。 圖46 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)（3）ADC0809的引腳功能：D7D0：8位數(shù)據(jù)輸出線；IN7IN0：8路模擬信號輸入；ADDC、ADDB、ADDA：8路模擬信號輸入通道的地址選擇線；ALE：地址鎖存允許，其正跳變鎖存地址選擇線狀態(tài)，經(jīng)譯碼選通對應(yīng)的模擬輸入信號；START：啟動信號，上升沿使片內(nèi)所有寄存器清零，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換開始后，此引腳變?yōu)榈碗娖?，轉(zhuǎn)換一結(jié)束，此引腳變?yōu)楦唠娖?；OE：輸出允許，此引腳為高電平有效，當(dāng)有效時，芯片內(nèi)部三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存緩沖器被打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果送到D7D0；CLOCK：時鐘，最高可達(dá)1280KHz，由外部提供；REF（+）、REF（）：參考電壓正極、負(fù)極，通常REF（+）接Vcc，REF（）接GND；Vcc：電源，+5V，GND：地線。A/D轉(zhuǎn)換部分包括比較器、逐次逼近寄存器SAR、256R電阻網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、控制與時序電路等，另外具有三態(tài)輸出鎖存緩沖器，其輸出數(shù)據(jù)線可直接連CPU的DB。 (2) ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)有模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換兩大部分組成。 A/D轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809及其接口(1) 主要性能※ 8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，所有引腳的邏輯電平與TTL兼容；※ 帶有鎖存功能的8路模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)，可對8路05V模擬量進(jìn)行分時轉(zhuǎn)換；※ 輸出具有三態(tài)鎖存/緩沖功能；※ 分辨率：8位，轉(zhuǎn)換時間：100us；※ 不可調(diào)誤差：177。若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，否則繼續(xù)查詢。 (2) 查詢法 查詢法是由CPU來檢查EOC信號。CPU取數(shù)時，發(fā)出OE信號選通芯片內(nèi)部三態(tài)輸出緩沖器將數(shù)據(jù)輸出。 A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的接口方法(1) ADC轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過三態(tài)緩沖器件與CPU數(shù)據(jù)總線相連接（在芯片內(nèi)部沒有三態(tài)輸出緩沖器時）；(2) 為了輸入正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須解決好A/D轉(zhuǎn)換器和CPU取數(shù)之間的時間配合問題。 A/D轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù) (1) 分辨率： 是指A/D轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。由于控制系統(tǒng)是對溫度和煙的濃度進(jìn)行檢測，相當(dāng)于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間來說信號變化很慢，所以采樣保持器（保持在A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)輸入的模擬信號不變）也可以省去。AD595芯片說明:圖 45 AD595結(jié)構(gòu)圖表 41 管腳功能圖 4．4 A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將模擬量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 可用于Ｔ型熱電偶由于熱電偶的輸出電勢與溫度成非線性關(guān)系,下列轉(zhuǎn)換函數(shù)將決定芯片的實際輸出電壓:在控制系統(tǒng)中，傳感器和檢測電路輸出的信號，一般都比較小，不能直接進(jìn)行顯示記錄和控制。 差動輸入可抑制熱電偶引線上的共模噪聲電壓 高阻抗差動輸入 低功耗:＜1MW 電源電壓范圍:+5V～177。 低阻抗電壓輸出:10ｍＶ/℃ 3℃的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度。4．3 運(yùn)算放大器AD595AD595具有熱電偶信號放大和冰點補(bǔ)償雙重功能,AD595適用于Ｋ型熱電偶,是14腳DIP封裝。直流激勵方式的鉑電阻產(chǎn)生穩(wěn)定的自熱溫升為 （2）取式（1）與式（2）之比值來表征間歇激勵方法的效果。脈動激勵電流的占空比越小，則自熱量越少，溫升就越小。這一要求可表示為〉〉式中 T為激勵脈動電流的周期。 圖44 試驗圖形（1）環(huán)境漂移模式，將探測器置于有數(shù)人吸煙的適當(dāng)大小的房間，形成薄煙繚繞的環(huán)境，然后記錄探測器的輸出數(shù)據(jù)，繪制出如圖44(a)所示曲線，其特點是輸出上下飄忽不定，但有一個接近平穩(wěn)的均值；（2）突發(fā)干擾模式，在傳感器的自檢輸入端施加 （1）設(shè)采用周期脈動激勵電流，應(yīng)使每個周期自熱平衡過程互不影響，這樣可以避免自熱的累積，有效地控制自熱的影響。下面對幾種輸出模式的測試就是按8位精度邊轉(zhuǎn)換邊接收方式進(jìn)行的。 工作方式試驗因為模/數(shù)轉(zhuǎn)換的時鐘信號CLK是由程序產(chǎn)生的，所以不同的工作方式，將產(chǎn)生不同的時鐘頻率和轉(zhuǎn)換周期。對探測器進(jìn)行自檢時，一個邏輯高電壓加到上，使傳感器輸出升高，單片機(jī)根據(jù)自檢前后的模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果，可判斷出模/數(shù)轉(zhuǎn)換及傳感器兩個模塊的功能是否正常。采用離子源作為煙敏元件的突出特點是電流消耗極低，適合在系統(tǒng)中使用。顯然煙霧濃度越大，煙離子的阻擋作用越強(qiáng)，A 點電位越高。 圖43 離子煙霧傳感器電路圖為了減少溫度、濕度等環(huán)境條件變化對電離電流帶來的影響，以提高傳感器工作的穩(wěn)定性，將兩個電離室串接起來與電源相接，上面的一個為補(bǔ)償電離室，下面的一個為檢測電離室，在結(jié)構(gòu)上檢測電離室做成煙霧容易進(jìn)入的型式，而補(bǔ)償電離室做成煙霧很難進(jìn)入、而空氣又能慢慢進(jìn)入的型式。如果在極板P1和P2之間加上一個電壓E，極板間原來雜亂無章的正負(fù)離子，在電場的作用下作有規(guī)則的運(yùn)動，從而在極板間形成電離電流，施加的電壓越高，則電離電流越大，當(dāng)電離電流增加到一定值時，將不再增加，此電流稱為飽和電流，如圖42（b）所示。 煙霧傳感器 工作原理離子煙霧傳感器單電離室的工作原理，如圖42所示。防火系統(tǒng)采用了復(fù)合形式的智能型火災(zāi)傳感電路，代替了過去的單一形式的傳感器，如火焰?zhèn)鞲衅鳌囟葌鞲衅?、煙霧傳感器等，這樣就不會出現(xiàn)誤報情況。 圖41 溫度傳感單元原理圖作為電壓基準(zhǔn)，希望經(jīng)、分壓得到的電壓值具有較低的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度上升25℃時，,達(dá)到設(shè)定值使導(dǎo)通。這個電壓基準(zhǔn)使得在常溫下不導(dǎo)通，例如，假設(shè)在常溫下，NPN晶體管的發(fā)射結(jié)在=，這時，處于截止?fàn)顟B(tài)。其基本工作原理是利用硅PN結(jié)的負(fù)溫度系數(shù)測量環(huán)境溫度。溫度傳感器利用半導(dǎo)體PN結(jié)的負(fù)溫度系數(shù)工作，它有三路輸出，其中兩路測量溫度梯度，一路測量極限溫度。當(dāng)報警環(huán)境出現(xiàn)煙霧后，溫度傳感器根據(jù)設(shè)定溫度值確定是否報警。第四章 前向通道的設(shè)計4．1 溫度傳感器火災(zāi)總伴隨著火焰、煙霧和溫度，隨著燃燒，室內(nèi)溫度將上升。讀簽名字節(jié)的過程和單元030H，031H及032H的正常效驗相仿，返回值意義如下： （030H）1EH聲明產(chǎn)品由ATMEL公司制造； （031H）51H聲明為AT89C51單片機(jī)； （032H）FFH聲明12V編程電壓；（032H）05H聲明為5V編程電壓。 讀片內(nèi)簽名字節(jié)AT89C51單片機(jī)內(nèi)有三個簽名字節(jié)，地址為030H，031H和032H。 程序效驗如果加密位LB1，LB2沒有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)，采用下圖34和圖35的電路，—— ，數(shù)據(jù)由P0口讀出，,，PSEN保持低電平，ALE，EA和RST保持高電平，效驗時，P0口必須接上10K左右的上拉電阻。 Ready/Busy字節(jié)編程的進(jìn)度可通過“RDY/BSY”輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE變成高電平“H”(RDY/BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。 數(shù)據(jù)查詢 AT89C51單片機(jī)用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結(jié)束，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)1—5步驟，直到全部文件編程結(jié)束。4 在高電壓編程方式時，將EA/端加上+12V編程電壓。2 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 編程方式 編程前，須按表34和圖34及圖35所示設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號，11位地址范圍為0000H0FFFH，數(shù)據(jù)P0口輸入，,，PSEN為低電平，RST保持高電平，EA/引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電源，ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）。AT89C51的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片PERROM程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用EPROM編程器兼容。 Flash閃速存儲器的編程 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4K字節(jié)的Flash PEROM,這個Flash存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時可對其進(jìn)行編程。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不包括RAM中的內(nèi)容，在恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間一是振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來種植空閑工作模式時，CPU通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機(jī)器周期有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其它端口，為了避免可能對端口產(chǎn)生意外寫入，即或空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許的中斷的事件被激活，IDL被硬件清楚，即可中指空閑工作模式，程序會首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RET1指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。此時，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。如需同時進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時為1，則先激活掉電模式。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。圖33 振蕩電路 空閑節(jié)電模式AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉電模式。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。用戶也可以采用外部時鐘。10pF），而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF（177。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖33。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。需注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 EA/Vpp：外部訪問允許。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的PSEN非信號不出現(xiàn)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作，該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 ALE/PROG非：當(dāng)訪問外部程序存儲器時，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是他的第二功能，見表31。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX RI指令）時，P2口行上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號來低電平時會輸出一個電流（I）。 P2口：P2口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。Flash編程和程序校驗期間，P1口接受底8位地址。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 ：電源電壓但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作直到下一個硬件復(fù)位。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。低功耗空閑和掉電式 功能特性概述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃存存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。6個中斷源32個可編程I/O口線三級加密程序存儲器1000次擦寫中期與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 主要性能參數(shù)：AT89C51管腳圖，如圖31。第三章 單片機(jī)AT89C51原理AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)。是目前我國應(yīng)用最為廣泛，價格始終的A/D轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本設(shè)計的需要，我選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0809。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。由于內(nèi)