【正文】 上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。當(dāng)不接外部存儲器與不擴展 I/O 接口時，它可作為準雙向 8位輸入 /輸出接口。它分時提供 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 (B)P1 口（ 1 腳～ 8腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1口，可作為準雙向 I/O接口使用。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0口接收輸入的低 8 位地址。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴展 I/O 接口且尋址范圍超過 256個字節(jié)時， P2 口用于高 8 位地址總線送出高 8位地址。 (D)P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。 P3 口的第 2 功能見下表 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 表 單片機 P3口 管腳含義 綜上所述， MCS— 51系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： 1).單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2功能； 2).單片機對外呈 3總線形式，由 P P0 口組成 16 位地址總線；由 P0口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。但是大多數(shù)單片機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換(A／ D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有： 引腳 第 2 功能 RXD（串行口輸入端 0） TXD（串行口輸出端） INT0（部中斷 0請求輸入端，低電平有效） INT1（中斷 1請求輸入端，低電平有效） T0（時器 /計數(shù)器 0計數(shù)脈沖端） T1（時器 /計數(shù)器 1 數(shù)脈沖端） WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效） RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效） 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 (1) 分辨率分辨率表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠； (3) 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示 A／ D轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上 的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示； (4) 線性度線性度指實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號 ，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 IN31IN42IN53IN64IN75START6EOC7D38OE9CLOCK10VCC11VREF(+)12GND13D114IN228IN127IN026A25B24C23ALE22D721D620D519D418D017VREF()16D215ADC0809 圖 35 ADC0809 引腳 圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 ADC0809的 引腳功能 : D7D0 ： 8位數(shù)字量輸出引腳 IN0IN7 ： 8位模擬量輸入引腳 VCC ： +5V工作電壓 GND ：地 REF（ +） ：參考電壓正端 REF（ ） ：參考電壓負端 START :A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端 ALE ：地址鎖存允許信號輸入端 ADC0809的 主要性能指標為 : （ 1）分辨率為 8位。 （ 3）單電源 +5v供電，基準電壓由外部提供，典型值為 +5v，此時允許輸入模擬電壓為 0— 5V。 （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與 TTL電平兼容。當(dāng)時鐘頻率 500KHz時，轉(zhuǎn)換時間為 128μ s。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動 LED 顯示器 ,不需外接驅(qū)動電路 ,工作電壓為 +5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便。 當(dāng)單片機寫入模式控制字后， ICM7218 以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù) 據(jù)寫入靜態(tài)顯示 RAM 中。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖 37 所示。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶 體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。由于外接電容 C C3 的容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為 30 10pF pF? ；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為40 10 FpF p? 。 復(fù)位電路 復(fù)位電路 的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 REST引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 REST 上加入高電平 ,采用的辦法是在 REST 端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。由于人的動作再快也會使按鈕山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 保持接通達數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。 80C51的復(fù)位電路如圖 所示。 ADC0809 的通道選擇地址由 80C51 的 ～ 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 輸出提供。當(dāng) ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 START： 轉(zhuǎn)換啟動信號 ， 當(dāng) START 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。當(dāng) EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。系統(tǒng) 80C51 與 ADC0809 接口電路如圖 39 所示。二分頻電路由 D 觸發(fā)器實現(xiàn)， R、 S 端接地， D 接 Q 非， Q 端作為輸出端， CLK 接 80C51 的 ALE 端。故 D觸發(fā)器能實現(xiàn)對 ALE 端口的信號二分頻。單片機山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 的 P0 口接受 ADC0809 傳輸來 8位數(shù)字量，向 A/D 輸出的 8 位地址經(jīng)地址鎖存器 74LS373 鎖存，選擇低 3 位地址作為 A/D 的通道選通地址。 表 ADC0809 通道選通 通入通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 本設(shè)計使用 74LS373 作為地址鎖存器，當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，輸出端 O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。圖中 三態(tài)允許控制端 OE 接地，表示三態(tài)門一直打開。 LE端接至單片機的地址鎖存允許 ALE 端。圖中 ALE 信號與 START信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。 START 上升沿將 A/D內(nèi)的寄存器清零，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 端變成低電平，指示轉(zhuǎn)換正在進行。 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號 EOC 接到 80C51 的 INT1引腳，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后， EOC 變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器 ,并產(chǎn)生產(chǎn)生中斷。 信號處理電路 VDD3GSI4GND0GS01OUT2AD5901KR8R9VCC0GND1OUT2煙霧傳感器VCC10KR10R1250KR111KR131KR14U2ALM324U2BLM324VCCC5C6C7IN0100KR15IN1VCC 圖 310 信號處理電路 由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，且含有干擾信號，所以系統(tǒng)需要將信號進行放大、過濾 。在本報警器電路中，同樣要對兩類傳感器的輸出信號進行放大調(diào)理。從傳感器采集過來的微弱電壓信號，經(jīng)過電壓 放大器的放大，得到較強的模擬電壓信號。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 報警電路 語音報警電路 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420C810KR17C9C10C121KR18470KR16100KR19100KR20LED4S2SWPBSPEAKERVCCVCC 圖 312 語音報警電路 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(shè)定的值進行判定，如果大于設(shè)定值， 輸出低電平，控制語音芯片 ISD1420 的發(fā)出火災(zāi)語音報警 . 如果小于于設(shè)定值， 輸出高電平，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。如果出現(xiàn)異常情況， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光。在本系統(tǒng)中，對 LED 進行的是動態(tài)掃描，除了給顯示器提供段的輸入之外，還要對顯示器進行位控制。其電路圖如圖 39所示。因為 C 語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言，所以更容易實現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點，同時還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細控制指令 [29]。 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51，是 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。另外重要的一點，Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μ Vision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標準的 Hex 文件，以供調(diào)試器dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也 可由仿真器使用直接對 目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 為了便于系統(tǒng)維護，在火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計中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)用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度煙霧 數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報警子程序等。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 圖 程序流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 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輸出輸入端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲電路、外圍驅(qū)動電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報警程序。 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 42 所示。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。 圖 42 主程序初始化流程圖 開始 定時器初始化 開中斷 關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈 設(shè)定初值 Y N 是否保持報警初值 返回 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 數(shù)據(jù)采集子程序 數(shù)據(jù)采集是火災(zāi)報警系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器，然后在火災(zāi)判斷程序中，將 采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進行比較，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。系統(tǒng)延時 50ms，進行第二次溫度煙霧信號采集，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入寄存器中。 由于設(shè)計采用的是模塊化設(shè)計，系統(tǒng)實現(xiàn)報警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)系統(tǒng)采集 2次溫度煙霧信號后，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器中，系統(tǒng)再調(diào)用火災(zāi)判斷子程序。 火災(zāi)報警系統(tǒng)中使用的是溫度傳感器 AD590 和煙霧傳感器 TGS202，煙霧傳感器輸出電壓 v 與煙霧濃度 p關(guān)系為： v=+，溫度傳感器使用的靈敏度是