【正文】 美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 A／ D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示； (2) 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間指 A／ D 轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。完成 A／ D 轉(zhuǎn)換的器件即為 A／ D轉(zhuǎn)換器。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，控制或測量對象的有關(guān)變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、位移、速度等物理量 。它為雙功能口，可以作為 一般的準(zhǔn)雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2功能，而且 P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第 1功能的輸入輸出或第 2功能。對于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時， P2 口接收輸入的 8 位地址。 (C)P2 口（ 21 腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口。對于 MCS— 52 子系列單片機(jī)， 和 還有第 2 功能： 口用作定時器 /計數(shù)器 2 的計數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時，從 P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時，則輸出指令字節(jié)。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展 I/O 口時， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0 口、 P1 口 、 P2 口及 P3 口 (A)P0 口（ 39 腳～ 22 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。當(dāng) EA端保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。當(dāng) EA 端保持高電平時，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MS— 52 子系列為8KB）。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。 （ B） ALE/ P （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低 （ C） PSEN(29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 （ 3）控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP等 4 種形式。當(dāng)采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。 80C51 芯片 80C51 芯片的引腳及功能 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 12345678RES9RXD 10TXD 11INT0/12INT1/13T0/19T1/15WR/16RD/17XLAT118XLAT219VSS20VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN29282724252423222180C51 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 下面按引腳功能分為 4個部分?jǐn)⑹鰝€引腳的功能。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON 字節(jié)地址為 98H，可位尋址），當(dāng)由按鍵輸入或其它需要語音輸出時，串行口向 CPU 申請中斷，響應(yīng)中斷后， CPU 便 可以從串行數(shù)據(jù)中識別出語音段編號，輸出語音信號。 地址（ A0~A7） ： 地址端有兩個作用，取決于最高（ MSB）兩位 A A6 的狀態(tài)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 外部時鐘（ XCLK） ： 此端內(nèi)部有下拉元件，不用時應(yīng)接地。 錄音時 ,它們都呈高阻態(tài) 。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅(qū)動 16Ω 以上的喇叭。 模擬輸入（ ANA IN） ： 此端即芯片錄音的輸入信號。 自動增益控制（ AGC） ： AGC 動態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧嘩囂聲）時失真都能保持最小。 話筒參考（ MIC REF） ： 此端是前置放大器的反向輸入。 電平觸發(fā)放音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。只要 /REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。 地線（ VSSA， VSSD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上相連。 圖 32 TGS202 應(yīng)用電路圖 ISD1420 語音芯片 ISD1420 引腳 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420 圖 3 3 ISD1420 引腳 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 ISD1420 各引腳及其功能介紹 電源（ VCCA， VCCD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。如圖 32 所示 ,當(dāng) TGS202 探測到 CO2或 CO 時 ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA 迅速上升。 TGS202 氣體傳感器 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線形誤差177。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞 。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 ， 便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量 ， 即 10 mV/K。電路如圖 31 所示。綜合考慮各因素 ， 本文選擇集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器TGS202 用作采集系統(tǒng)的敏感元件 。它還可以與自動滅火設(shè)備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。另一種是紫外光輻射探測器，則利用有機(jī)化合物燃燒時，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關(guān)電路報警。一種是紅外光輻射探測器。如將兩者結(jié)合起來，便成為差定溫組合式。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點(diǎn)合金，當(dāng)溫度升到它的熔點(diǎn)（ 70～ 90℃）時，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號。一種是運(yùn)用金屬熱脹冷縮的特性。這種探測器采用半導(dǎo)體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途 。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產(chǎn)生光敏電流，主要用在船舶上。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動，電流、電壓就有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了 信號。一種是離子感煙探測器，它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正負(fù)離子，在電場的作用下各向正負(fù)電極移動。當(dāng)有煙 霧、高溫、火光產(chǎn)生的時候，它就改變平時的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機(jī)械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報聲，有的還能同時發(fā)出燈光信號并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點(diǎn)。目前復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統(tǒng)和對波山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。 （ 3）感光型火災(zāi)報警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會產(chǎn)生煙霧和熱量，同時也會產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是對空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號來觸發(fā)報警。 (2)感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一。感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換 為電信號以達(dá)到判斷報警的目的。 主程序是一個無限循環(huán)體，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機(jī)各個端口輸入輸出的設(shè)置、外圍驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)存儲電路等完成初始化，其次是對芯片內(nèi)的程序進(jìn)行初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，數(shù)據(jù)通信任務(wù)和查詢判斷任務(wù)。 圖 程序流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 為了降低誤報率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。據(jù)類似本系統(tǒng)的 報警器現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)表明 , 本系統(tǒng)安全可靠 , 誤報率低。 (4)火災(zāi)報警功能。 (3)異常報警功能。 (2)系統(tǒng)故障報警功能。如果發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式報警。整體電路的框圖如圖 2２所示 ： 圖 22 系統(tǒng)原理及組成框圖 傳感器 放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機(jī) 狀態(tài)指示燈 聲音報警 濃度顯示 按鍵 串口通信 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 報警系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、聲光報警模塊組成?；馂?zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象 —— 氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災(zāi)報警控制器。起火過程曲線如圖 所示 [13]。起火過程中，起初和陰燃兩個階段所占的時間比較長，雖然產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就應(yīng)該從此階段開始進(jìn)行探測，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度。通過大量的研究表明陰燃是誘發(fā)火災(zāi)的重要原因 [12]。明火則是火災(zāi)發(fā)生時燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒，同時發(fā)出含有紅、紫外線的火焰。 根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時產(chǎn)生現(xiàn)象的不同，可以將火災(zāi)分為慢速陰燃、明火和快速發(fā)展火焰等。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對流，使火從起火部位向周 圍蔓延，導(dǎo)致了火勢的擴(kuò)大，形成火災(zāi)。著火后，燃燒產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面繼續(xù)放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒。在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生分子較大 (直徑 一 10μ m)的液體或固體微粒，稱為煙霧。液體和固體是凝聚態(tài)物質(zhì)，難與空氣均勻混合，它們?nèi)紵幕具^程是當(dāng)從外部獲取 一定的能量時，液體或固體先蒸發(fā)成蒸汽或分解出可燃?xì)怏w (如CO、 H2等 )的分子團(tuán)、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮在空氣中，稱之為氣溶膠?？扇嘉镆詺鈶B(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)能對火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和準(zhǔn)確報警，有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身 安全和財產(chǎn)安全的重要意義，有著很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?；馂?zāi)發(fā)生的早期，會使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體 CO，人們可能在毫無察覺火情的情況下就發(fā)生了 CO 中毒，從而無力逃生，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可監(jiān)測到 CO濃度的變化，為人們提供 CO 濃度超標(biāo)報警信息，通知人們及時疏散 [9]。火災(zāi)自動報警系統(tǒng) (FAS)就是為了滿足這一需求而研制出的，并且其自身的技術(shù)水平也在隨著人們需求的不斷地提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會財富日益增加，火災(zāi)給人類、社會和自然造成的危 害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。隨著山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢。據(jù)統(tǒng)計，我國 70 年代火災(zāi)年平均損失不到 億元，80 年代火災(zāi)年平均損失接近 億元。其中，歐美地區(qū)發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對較少，這與歐美發(fā)達(dá)國家的生活水平以及消防技術(shù)和設(shè)施有關(guān) ?；馂?zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，探測節(jié)點(diǎn)僅將火災(zāi)參量傳送給控制器，由控制器智能地判斷火災(zāi)狀態(tài)；分布式系統(tǒng)的控制器和探測節(jié)點(diǎn)均為智能型，也是今 后火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方向 [6]。由于其具有安裝簡便、對建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，適用于