【正文】 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。 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。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振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示。本設計中使用石英晶體，電容的容值設定為30pF。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經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。 80C51的復位信號是從 REST 引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。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。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。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。 25 圖 38 80C51 晶振和復位電路原理圖 數據采集電路 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過放大電路后分別接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1。 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。 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。 EOC： 轉換結束信號。 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 26 換得到的數據。 由于本設計中數模轉換芯片使用的是 ADC0809，其工作的時鐘信號為500KHz， 因 其 內部沒有時鐘電路 ，時鐘信號由外部 80C51 的 ALE 端口提供。 圖 39 1 80C51 與 ADC0809 接口仿真電路 27 圖 39 2 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，再經過二分頻電路，單片機即可向 ADC0809 輸出 500KHz 的時鐘信號。 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)。 由于本火災報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經過調理的溫度、煙霧信號分別進入 ADC0809 的 IN0和 IN1端口，其余輸入引腳接地， 8個數字量輸出引腳接 80C51的 P0口。 ADC0809 通道選通如表 。當 OE 為高電平時，O0~O7 呈高阻態(tài)，既不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。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，數據輸入鎖存器中。 當 P20=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。當 ALE 端口變?yōu)楦唠娖剑瑢?74LS373 輸出端的低 3位地址存入 A/D 的地址鎖存器中，此地址經譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。例如，輸出地址 F8H 可選通通道 IN0，實現對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉換；輸出地址F9H 可選通通道 IN1，實現對煙霧傳感器輸出的模擬量進行轉換。當 80C51 知道A/D 轉換完成后， 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，轉換結果的數字量輸出到單片機上。 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理或 放大，以滿足 A/D 轉換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。電路圖如上圖 310所示，運算放大器接成電壓放大電路。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 轉換電路。 光報警電路 圖 311 光報警電路 AD 轉換器輸出的數字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內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。 31 數碼管顯示電路 數據采集進來并被成功地由模擬量轉化為數字量后，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據。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數碼管由數碼管專用驅動芯片 ICM7218A 驅動，分別接數碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， DIGIT DIGIT DIGIT DIGIT4 為位選，分別控制 4位數碼管的亮滅， ID07為數據線，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 、 。 第 4 章 火災 報警系統(tǒng)軟件設計 軟件開發(fā)環(huán)境 32 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。數據結構方面，可以使用結構體和數組，能夠處理復雜的數據，可用于實時處理系統(tǒng)。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數和 功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時更能 體現高級語言的優(yōu)勢。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。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 C51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。 火災報警系統(tǒng)程序設計 ． 1 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。既使得程序結構清晰，又便于以后進一步擴展其功能。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。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。這部分實現的功能包括各種 I/O 輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化、中斷使能等。然后關閉蜂鳴器，開啟綠燈，設置報警限初值。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。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行A/D 轉換，單片機接受轉換好的數據，存入寄存器，由 INT1 中斷服務程序完成；系統(tǒng)延時 10ms，驅動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉換，轉換完成后存入寄存器。單片機每次驅動 A/D轉換后等待外部中斷 1，當 ADC0809 的 EOC端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉換已經完成，通過中斷服務程序讀取轉換得到的數據。在數據采集子程序中，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換。 系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 : 圖 數據采集流程圖 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 ) ； } } ． 4 火災判斷與報警程序 36 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，其原理是根據火災探測器的信號幅值作為火災報警的依據，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]。在本設計中報警溫度設為 57℃ ，煙霧報警濃度設為 ％ 英尺 （參照市面銷售的火災報警器溫度煙霧的報警臨界 值）。綜合兩次溫度煙霧信號的采集，根據溫度和煙霧的寄存器變量 a 和 b 的狀態(tài) ，判斷現場情況： 2 個寄存器變量均為 0，表示情況正常； 2 個中僅有 1 個為 1，表示情況異常； 2 個均為 1，表示有火災發(fā)生。 當系統(tǒng)狀態(tài)為 00 時，表示正常， 80C51 的 口變成低電平，綠燈亮； 當系統(tǒng)狀態(tài)為 01 或 10 時，表示異常， 口變?yōu)榈碗娖剑? 口變?yōu)榈碗娖剑S燈亮，蜂鳴器報警； 當系統(tǒng)狀態(tài)為 11 時，表示發(fā)生火災， P24 口變?yōu)榈碗娖剑? 口變?yōu)榈碗娖剑t燈亮，蜂鳴器報警。 本論文是在對煙霧、溫度傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產品的技術特點，合理地確定系統(tǒng)的設計方案，并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。本系統(tǒng)通過設計一個以 80C51 單片機為核心的火災報警器可以實現語音報警、溫度濃度顯示、報 警限設置、延時報警等功能。 本報警器電路結構簡單、可維護性好。 但是也存在不少的不足。由于時間的關系，系統(tǒng)中本應具有的串行通信的功能沒有實現，而只是實現了煙霧濃度、溫度顯示。 通過這次設計，更加深入的理解和掌握了這方面的知識，對本專業(yè)的認識也更加深入，使自己對本專業(yè)更加的熱愛，對本科階段四年的學習做了進一步的總結，更加明確了自己學習的目標和方向。而且，對工程設計的流程和步驟有了清晰的認識，為自己日后的學習和研究打下了堅實的基礎。 Sons， 2020. 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