智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)MACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院COLLEGEOFLIGHTINDUSTRY,HEBEIPOLYTECHNICUNIVERSITY畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：智能火災(zāi)報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：學(xué)部：指導(dǎo)教師：副教授2012年05月19日摘要目前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，各大中城市都側(cè)重于興建大型豪華賓館酒店、辦公樓、購物商場(chǎng)等公共場(chǎng)所，在一定程度上，就加大了防火滅火的困難，迫切需要在智能建筑中設(shè)計(jì)一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)火災(zāi)隱患，肩負(fù)安全防范重任，是智能建筑中建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分。我國自1985年以來，單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展，尤其進(jìn)入90年代以后，在自動(dòng)控制、智能儀表、自動(dòng)測(cè)試、家電、通訊得到了很好的應(yīng)用，其中用單片機(jī)開發(fā)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器就是很好的一例火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器最初是以晶體管繼電器為分立元件的產(chǎn)品，80年代末，90年代初隨著微型計(jì)算機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，出現(xiàn)了以微機(jī)為核心的通用火災(zāi)報(bào)警器。該設(shè)計(jì)是有單片微機(jī)控制的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警控制器，將煙傳感器及溫度傳感器接入單片微機(jī)，經(jīng)微機(jī)運(yùn)算和邏輯判斷，經(jīng)專用聲光報(bào)警集成電路來進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，異常（煙感，溫感其中之一動(dòng)作）報(bào)警，故障報(bào)警及引爆控制，消防一體化。由于單片機(jī)集成度較高，故該設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于現(xiàn)代建筑事業(yè)的快速發(fā)展，在現(xiàn)代建筑中要求具有火災(zāi)報(bào)警以至自動(dòng)消防系統(tǒng)，基于此目的,采用了AT89C51單片機(jī)以及8279芯片等進(jìn)行設(shè)計(jì),大大提高了系統(tǒng)的智能化和反應(yīng)速度。8279芯片和單片機(jī)直接通過BIC8718八位驅(qū)動(dòng)器連接，具有良好的驅(qū)動(dòng)性。鍵盤和顯示器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了人機(jī)互動(dòng)的環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)還有噪聲抑制環(huán)節(jié)以防以防虛假的火災(zāi)信息警報(bào)。且本設(shè)計(jì)可同時(shí)用于監(jiān)測(cè)多個(gè)區(qū)域,其工作原理與本文所介紹內(nèi)容基本相同。由于本設(shè)計(jì)所針對(duì)的場(chǎng)合的原因,所以對(duì)滅火劑的選擇有非常嚴(yán)格的要求,即能夠在噴放以后迅速接近火源并把其與空氣隔絕,達(dá)到滅火的目的,七氟丙烷就是很好的滅火劑。關(guān)鍵字：AT89C51單片機(jī)；8279芯片；傳感器；火災(zāi)報(bào)警AbstractCurrently,withthedevelopmentneedsofthedomesticeconomy,majorcitieshavefocusedontheconstructionoflargeluxuryhotelshotels,officebuildings,shoppingmallsandotherpublicplaces,tosomeextent,itincreasedthedifficultiesinfirefighting,theurgentneedforsmartdesignabuildingfirealarmsystem.Automaticfirealarmsystemfordetectingfirehazards,safetyprecautionstoshoulderheavyresponsibilities,isanintelligentbuildingautomationsystembuildinganimportantpart.Chinasince1985,microcontrollerdevelopmentandapplicationhasmadesomeprogress,especiallyintothe90slater,incontrol,smartinstrumentation,automatictest,homeappliances,communicationsgetgoodapplications,thedevelopmentofautomaticfirewithMCUAlarmisaverygoodexampleofautomaticfirealarmrelayforthefirsttransistorisadiscreteproduct,thelate80s,early90swiththedevelopmentandapplicationofmicro-computers,therehavebeenatthecoreoftheuniversalcomputerfirealarm.Thisdesignhasthefireautomatic-detectionwhichthemonolithicmicrocomputercontrolstoreporttothepolicethecontroller,turnsonthesmokesensorandthetemperaturesensorthemonolithicmicrocomputer,aftermicrocomputeroperationandlogicaljudgement,Reportstothepolicetheintegratedcircuitafterthespecial-purposeacousto-opticstocarryonthefiretoreporttothepolice,exceptionally(smokefeeling,thewarmfeelingoneofthemmovement)reportstothepolice,thebreakdownreportstothepoliceandtheignitioncontrol,thefireintegration.Becausemonolithicintegratedcircuitintegrationratehigher,thereforethisdesignhasthestructuresimply,reliabilitygood,thecostislowandsoonthemerit.Asaresultofthemodernarchitectureenterprisefastdevelopment,therequesthasthefireinthemodernarchitecturetoreporttothepolicedowntotheautomaticfirepreventionsystem,basedonthisgoal,hasusedtheAT89C51monolithicintegratedcircuitaswellas8,279chipsandsooncarriesonthedesign,greatlyenhancedthesystemintellectualizationandthereactionrate.SCM8279anddrivedirectlyconnectedviaBIC87188,hasagooddriveof.DesignandImplementationofthekeyboardanddisplaypartofthehuman-computerinteraction,thesystemalsolinkstopreventthenoiseinformationtopreventfalsefirealarms.Alsothisdesignmaysimultaneouslyuseintomonitormanyregions,itsprincipleofworkandthisarticleintroducedthecontentbasicissame.Becausethisdesignaimsatsituationreason,thereforehastheextremelystrictrequesttothefire-extinguishingchoice,namelywillbeabletospurtlaterrapidlytoapproachthefirehazardanditwiththeairisolation,achievedthefirefightingthegoal,sevenpropylfluoridewillbetheverygoodfire-extinguishing.Keywords:AT89C51monolithicintegratedcircuit;8,279chips;Thefirereports目錄前言隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類分立電子元器件已及其所構(gòu)成的相關(guān)功能單元已逐漸被功能更強(qiáng)大，性能更穩(wěn)定，使用更方便的集成電路所取代。由集成電路構(gòu)成的各種自動(dòng)控制，自動(dòng)測(cè)量，自動(dòng)顯示電路遍及各種電子產(chǎn)品和設(shè)備，單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱為單片機(jī)，又稱為微控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。單片機(jī)是上個(gè)世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一個(gè)硅片的器件。80年代以來，單片機(jī)發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種，現(xiàn)已成為自動(dòng)化和各類控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。本設(shè)計(jì)為基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，用于各類建筑中進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警。它以Intel公司的MCS-51系列單片機(jī)AT89C51為核心，采用煙傳感器和溫度傳感器對(duì)異常狀況進(jìn)行多角度監(jiān)測(cè)，通過專用的聲光報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，接口電路來進(jìn)行一系列災(zāi)后動(dòng)作。本設(shè)計(jì)共分三章：第一章為系統(tǒng)概述，第二章為系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，第三章為軟件部分設(shè)計(jì)，第四章為噪聲種類及其抑制。然后是全篇結(jié)論和附錄，附錄中含有本設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，英文資料及其漢語翻譯。第1章系統(tǒng)概述該設(shè)計(jì)可以具有以下功能及要求：①裝置對(duì)火災(zāi)能自動(dòng)探測(cè)報(bào)警和控制。②裝設(shè)感煙傳感器及感溫的數(shù)字溫度傳感器，能對(duì)室內(nèi)的煙霧及溫度的突變進(jìn)行報(bào)警。③對(duì)傳感器的布線故障、內(nèi)部元件的損壞能進(jìn)行聲、光報(bào)警。④如果兩個(gè)傳感器中有一個(gè)動(dòng)作表示室內(nèi)有異?，F(xiàn)象(如煙霧濃度過大或室內(nèi)溫差大于設(shè)定值)，裝置能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。⑤如煙感、溫感同時(shí)動(dòng)作，說明有火災(zāi)，裝置能發(fā)出火災(zāi)報(bào)警。⑥火災(zāi)報(bào)警10s后不解除，則控制啟動(dòng)滅火器．滅火器噴氣前，還能發(fā)出停機(jī)、關(guān)門等順序動(dòng)作信號(hào)。⑦故障、異常、火災(zāi)報(bào)警聲音各不相同，有明顯的區(qū)別?？偟膩碚f系統(tǒng)由五個(gè)大的部分組成：前向通道部分，主機(jī)電路部分，報(bào)警接口電路部分，滅火執(zhí)行部分和人機(jī)對(duì)話部分。該系統(tǒng)的前向通道由兩個(gè)部分組成。一部分是由離子煙感傳感器進(jìn)行信號(hào)采集，通過放大電路進(jìn)行信號(hào)放大，然后進(jìn)行開關(guān)量轉(zhuǎn)換；另一部分則由于本設(shè)計(jì)基于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，節(jié)能和使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性更好的原則采取了一種10位低功耗數(shù)字溫度傳感器，而改變了傳統(tǒng)的傳感器-運(yùn)放-A/D轉(zhuǎn)換的思路，由傳感器與主機(jī)直接相連，對(duì)于該溫度傳感器的詳細(xì)情況將在第二章進(jìn)行詳細(xì)介紹。主機(jī)電路部分采用AT89C51單片機(jī)，將在第二章進(jìn)行詳細(xì)介紹。報(bào)警接口電路主要完成三種報(bào)警聲，光顯示，除此之外還有控制滅火器的功能。經(jīng)過單片機(jī)處理的信號(hào)會(huì)根據(jù)信號(hào)的種類進(jìn)入接口電路的不同部分，進(jìn)而由接口電路根據(jù)所接收到的信號(hào)種類來進(jìn)行后續(xù)動(dòng)作。滅火執(zhí)行部分和報(bào)警接口電路部分是緊密相關(guān)的，也就是說一旦以上程序確定了是發(fā)生了火災(zāi)，那么由單片機(jī)程序進(jìn)行控制時(shí)，經(jīng)過10秒如果工作人員還沒有采取任何動(dòng)作，則由接口電路觸發(fā)滅火執(zhí)行電路進(jìn)行滅火動(dòng)作。人機(jī)對(duì)話部分采用了與AT89C51接口實(shí)現(xiàn)方便的Intel8279芯片。8279是專用鍵盤，顯示控制芯片，能對(duì)芯片進(jìn)行自動(dòng)掃描；識(shí)辨鍵盤上按下鍵的鍵號(hào)，可充分提高CPU的利用效率。借于此，工作人員可以在發(fā)生任何一種情況的時(shí)候，及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施。在設(shè)計(jì)的最后將對(duì)在單片機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)中的干擾問題進(jìn)行探討。總之，該系統(tǒng)是根據(jù)目前市場(chǎng)對(duì)精度，穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化上的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。其中數(shù)字溫度傳感器的采用就很好的體現(xiàn)了這一點(diǎn)。第2章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)在本章中，將對(duì)本設(shè)計(jì)所采用的兩種傳感器，AT89C51單片機(jī)，8155寄存器以及鍵盤顯示電路中所采用的Intel8279芯片逐個(gè)進(jìn)行論述。2.1系統(tǒng)硬件組成及工作原理系統(tǒng)的硬件組成如圖2-1。離子感煙傳感器離子感煙傳感器開關(guān)量轉(zhuǎn)換及放大AT89C518279鍵盤顯示數(shù)字溫度傳感器接口電路滅火控制部分驅(qū)動(dòng)電機(jī)單元電機(jī)組圖2-1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)工作時(shí)，各個(gè)端口的離子感煙傳感器和數(shù)字溫度傳感器同時(shí)工作。其中各個(gè)離子感煙傳感器將采集到的煙霧信號(hào)通過開關(guān)量轉(zhuǎn)換送往放大電路進(jìn)行放大輸出，進(jìn)入主機(jī)電路，這些就是前面提到的前向通道電路所包含的主要部分。信號(hào)經(jīng)過AT89C51單片機(jī)處理后，由單片機(jī)根據(jù)內(nèi)部所設(shè)定的程序進(jìn)行信號(hào)輸出，共有三種信號(hào)模式，即火災(zāi)（兩種傳感器同時(shí)動(dòng)作），異常（只有一個(gè)傳感器動(dòng)作）和故障。這些信號(hào)進(jìn)入接口電路，由該電路進(jìn)行報(bào)警或者別的動(dòng)作[4][6][7]。與此同時(shí)，單片機(jī)把處理過的信號(hào)通過人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)顯示出來，由工作人員根據(jù)不同的情況通過鍵盤來進(jìn)行不同的操作。本系統(tǒng)的鍵盤顯示電路采用了Intel8279芯片。8279是專用鍵盤，顯示控制芯片，能對(duì)顯示自動(dòng)掃描；能識(shí)別鍵盤上按下鍵的鍵號(hào)；可充分提高CPU的工作效率；8279與AT89C51接口方便。一旦發(fā)生火災(zāi)情況，在接口電路中進(jìn)行了繼電器設(shè)置，該電路可以通過觸發(fā)電路使繼電器閉合，進(jìn)而使得驅(qū)動(dòng)電路得以運(yùn)行，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制滅火器和關(guān)機(jī)等一系列動(dòng)作的目的。2.2傳感器燃燒是一種伴隨有光、熱的化學(xué)反應(yīng)，了解物質(zhì)燃燒的過程對(duì)傳感器的選擇有很大的幫助。對(duì)于普通可燃燒物質(zhì)的表現(xiàn)形式，首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣供應(yīng)充分的條件下，才能達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高?；鸬陌l(fā)展在多數(shù)情況下，總是頭兩個(gè)階段所占有的時(shí)間比較長(zhǎng)，這是燃燒的開始階段。如果要把火災(zāi)損失控制在最初限度，保證人身不受傷亡，那么火災(zāi)的探測(cè)器就應(yīng)該從此階段開始進(jìn)行為宜。因?yàn)榇穗A段盡管產(chǎn)生了大量溶膠和煙霧，充滿了建筑物內(nèi)的空間，但環(huán)境溫度并不高，尚未蔓延發(fā)展。根據(jù)火災(zāi)探測(cè)的方法和原理，目前世界各國生產(chǎn)的火災(zāi)傳感器器有感煙式、感溫式、感光式、可燃?xì)怏w探測(cè)式和復(fù)合式等類型。本設(shè)計(jì)采用的是AD7416數(shù)字溫度傳感器和離子感煙傳感器，以下對(duì)兩個(gè)傳感器的功能和結(jié)構(gòu)以及在該系統(tǒng)中的作用進(jìn)行介紹。2.2.1數(shù)字溫度傳感器AD7416是裝在一個(gè)芯片中的完整的溫度監(jiān)視系統(tǒng)。內(nèi)部包括一個(gè)帶隙溫度傳感器和一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，精度可達(dá)0.25℃，它包括一個(gè)帶隙溫度傳感器和一個(gè)用來監(jiān)視并將溫度的高低數(shù)字化的10位AD轉(zhuǎn)換器，精度可達(dá)0.25℃，還有一個(gè)門限可編程的用來比較測(cè)量溫度的比較器。片內(nèi)寄存器可以用來設(shè)定高、低溫度門限，并提供一個(gè)漏極開路的"超溫指示器"（OTI）輸出，當(dāng)超過設(shè)定的門限時(shí)OTI輸出即有效。該傳感器是LM75的升級(jí)替換產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、電子測(cè)試設(shè)備、辦公設(shè)備、家用電器、過程控制等場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)就是完全打破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式:傳感器-運(yùn)放-A/D轉(zhuǎn)換，從而大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)方案，提高了電路的可靠性，輕松地實(shí)現(xiàn)標(biāo)度變換過程。根據(jù)該設(shè)計(jì)所在工作環(huán)境的要求，可采用AD7416元件進(jìn)行溫度檢測(cè)。Ⅰ、該傳感器的主要特點(diǎn)如下：1.AD7416有一個(gè)片內(nèi)溫度傳感器可以精確的測(cè)量環(huán)境溫度。它包括一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換器，它以0.25℃的分辨力將溫度數(shù)字化。它也包含兩個(gè)片內(nèi)寄存器，可以將溫度與設(shè)定的高、低門限比較；當(dāng)超溫發(fā)生時(shí)一個(gè)超溫指示器（OTI）輸出報(bào)警信號(hào)。2.寬的電源電壓范圍2.7V至5.5V，低電源電流典型為0.35mA。3.AD7416有自動(dòng)掉電特性因而有很好的功耗性能。在較慢的通過率情況下，器件可被編程在低功率掉電方式下工作，這樣可以進(jìn)一步節(jié)省器件的功耗。4.節(jié)省空間的SO-8和小型SOIC封裝。5.I2C兼容的接口。Ⅱ、其工作主要參數(shù)如下：接口方式：I2C/SMBUS測(cè)量范圍：-30～125℃超溫指示：有省電工作方式：有最大并聯(lián)數(shù)：8工作電壓：5V轉(zhuǎn)換時(shí)間：400μsⅢ、其引腳排列如圖2-2所示，引腳說明如表2-1。8SDA1+VDD8SDA1+VDD7SCL2AD7416A07SCL2AD7416A06OTI3A16OTI3A15GND4A25GND4A2圖2-2引腳圖圖2-2引腳圖引腳名稱說明GND電源地VDD正電源電壓，2.7～5.5VSCL串行總線時(shí)鐘OTI超溫掉電輸出（漏極開路）SDA數(shù)字I/O。雙向數(shù)據(jù)串行總線，漏極開路輸出A2～A0串行總線地址可編程的低3位表2-1引腳說明1）、器件的主要組成器件功能框圖如圖2-3所示。由帶隙溫度傳感器、10位A/D轉(zhuǎn)換器、溫度寄存器、可設(shè)點(diǎn)比較器、故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器等組成。圖2-3AD7416功能框圖（1）帶隙溫度傳感器和10位A/D轉(zhuǎn)換器傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，再由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成10位數(shù)字量送溫度值寄存器。A/D轉(zhuǎn)換器的一次轉(zhuǎn)換時(shí)間約400μs。（2）溫度值寄存器溫度值寄存器是一個(gè)16位只讀寄存器，它的高10位D15～D6由A/D轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)字量以補(bǔ)碼格式儲(chǔ)存，低6位D5～D0未用，如表2-2。溫度數(shù)據(jù)格式見表2-3（小數(shù)點(diǎn)在D8、D7之間）。該表中顯示了A/D轉(zhuǎn)換器的全部理論范圍－128℃至+127℃。實(shí)際應(yīng)用中，溫度的測(cè)量范圍將取決于器件的正常工作溫度范圍，表中所列的數(shù)據(jù)為理論工作范圍中的一些典型值。D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5~D0MSBB8B7B6B5B4B3B2B1LSB未用表2-2溫度值寄存器Tab.2-2thetemperatureregister溫度數(shù)字量輸出－128℃1000000000－125℃1000001100－100℃1001110000－75℃1011010100－50℃1100111000－25℃1110011100－0.25℃11111111110℃0000000000+0.25℃0000000001+10℃0000101000+25℃0001100100+50℃0011001000+75℃0100101100+100℃0110010000+125℃0111110100+127℃0111111100表2.-3溫度數(shù)據(jù)格式（3）可設(shè)點(diǎn)比較器它對(duì)實(shí)際測(cè)量溫度與預(yù)先設(shè)定的高（TOTI）和低（THYST）門限（寄存在圖2-3中所示的上、下限寄存器中）進(jìn)行比較，并在超溫指示輸出端（OTI）輸出一個(gè)指示信號(hào)。OTI輸出端需一個(gè)外部上拉電阻，通常為10kΩ。圖2-4是一簡(jiǎn)單的風(fēng)扇控制器，當(dāng)溫度超過80℃時(shí)它將接通冷卻風(fēng)扇，而在溫度降到75℃時(shí)關(guān)斷風(fēng)扇。（4）故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器為了避免在噪聲環(huán)境下的誤觸發(fā)，器件提供了一個(gè)故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器。例如，如果故障排隊(duì)設(shè)置為4，則必須連續(xù)4次的測(cè)量溫度大于TOTI（或小于THYST），OTI才輸出有效。任何打斷了這種持續(xù)的讀操作將復(fù)位故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器，所以如果有三次讀數(shù)大于TOTI，接著有一次讀數(shù)小于TOTI，則故障排隊(duì)計(jì)數(shù)器將被復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)OTI。（5）工作地址AD7416的地址由A0、A1、A2決定，地址格式為：1001A2A1A0R/W。圖2-4風(fēng)扇控制器（6）多個(gè)數(shù)字溫度傳感器并用由于該設(shè)計(jì)的報(bào)警器在實(shí)際應(yīng)用中多同時(shí)應(yīng)用與多個(gè)區(qū)域，所以有必要對(duì)多個(gè)數(shù)字溫度傳感器并用的電路進(jìn)行描述。圖2-5表示了8個(gè)AD7416并聯(lián)的電路。AD7416串行地址的低3位可以由用戶設(shè)置，允許選擇從至共8個(gè)不同的地址。下圖顯示出了有8個(gè)AD7416接到一個(gè)串行總線的系統(tǒng)，它們的OTI輸出可以"線與"以共同形成一個(gè)公共的中斷線。這樣安排并不表示必須讀每個(gè)器件以決定哪一個(gè)已產(chǎn)生了中斷，而如果每個(gè)器件需要單獨(dú)的中斷，則OTI輸出可以分別連接到I/O芯片。圖2-58個(gè)AD7416并聯(lián)電路（7）應(yīng)用實(shí)例圖2-6評(píng)估電路硬件原理圖如圖2-6。該電路選用了AD7414，AD7416和AD7814，均為AD系列，也可同時(shí)采用同一種芯片。本設(shè)計(jì)將全部采用AD7416。下面對(duì)該電路進(jìn)行說明。（1）各器件的地址不同，而SDA、DOUT引線可直接相連；AD7414、AD7416的OTI輸出線與（低電平有效），現(xiàn)作超限報(bào)警指示。（2）因溫度的慣性系數(shù)較大，可采用簡(jiǎn)便有效的移動(dòng)平均法、中值法、低通濾波法等進(jìn)行軟件濾波。在實(shí)際應(yīng)用中，可邊采樣，邊計(jì)算其平均值，以其平均值作為溫度采樣值。采樣次數(shù)為8～16次即可。（3）本系統(tǒng)采用LCM103液晶模塊作溫度顯示，X25045作上電復(fù)位及看門狗用。（4）其中AD7416的溫度數(shù)據(jù)采樣參考程序?qū)⒃谖哪└戒浀某绦蚯鍐卫锪谐觥?.2.2離子感煙傳感器感煙傳感器采用離子感煙傳感器。感煙探測(cè)器可探測(cè)70%以上的火災(zāi)，而離子感煙探測(cè)器又是目前較為廣泛的感煙探測(cè)器。今天，此探測(cè)器仍占目前已安裝探測(cè)器總數(shù)的90%以上。一般離子感煙探測(cè)器的電離室均設(shè)計(jì)成單極性的，因?yàn)楫?dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入電離室后，單極性電離室要比雙極性電離室的電離電流變化大，也就是說可以得到較大的電壓變化f，從而可以提高離子感煙探測(cè)器的靈敏度.在實(shí)際的離子感煙探測(cè)器的設(shè)計(jì)中，是將兩個(gè)單極性電離室串聯(lián)起來，一個(gè)作為檢查電離室(也叫外電離室)，結(jié)構(gòu)上做成煙霧容易進(jìn)入的型式:另一個(gè)作為補(bǔ)償電離室(也叫內(nèi)電離室)，做成煙粒子很難進(jìn)入，而空氣又能緩慢進(jìn)入的結(jié)構(gòu)型式。電離室采用這種串聯(lián)的方式，主要是為了減少環(huán)境溫度、濕度、氣壓等自然條件的變化對(duì)電離電流的影響，提高離子感煙探測(cè)器的環(huán)境適應(yīng)能力和穩(wěn)定性。圖2-7（a）為電離電流形成原理圖，（b）為離子感煙傳感器原理圖，圖2-7（c）為工作電壓波形圖。它由檢查電離室1，補(bǔ)償電離室2，信號(hào)放大回路3，開關(guān)轉(zhuǎn)換回路4，以及火災(zāi)模擬檢查回路5，故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)回路6等組成。該傳感器是利用煙霧粒子改變電離室電離電流的原理制成的。兩個(gè)極板分別接在電源的正負(fù)極上，在電極之間放有a粒子放射源，它持續(xù)不斷的放射出a粒子，a粒子以高速運(yùn)動(dòng)撞擊極板間的空氣分子，使空氣分子電離為正離子和負(fù)離子(電子)，這樣電極之間原來不導(dǎo)電的空氣具有了導(dǎo)電性，實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程的裝置稱為電離室。在電場(chǎng)作用下，正負(fù)離子有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)形成離子電流。離子感煙探測(cè)器是利用兩片放射性物質(zhì)241镅(AM)為α源，構(gòu)成兩個(gè)電離室(檢檢查電離室和補(bǔ)償電離室)及場(chǎng)效應(yīng)晶體管(EFT)等電子元器件組成的電子線路，把物質(zhì)初期燃燒所產(chǎn)生的煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)，通過導(dǎo)線傳輸給報(bào)警器，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。當(dāng)無煙時(shí)補(bǔ)償室和檢查室兩端電壓幾乎相等，當(dāng)有煙進(jìn)入檢查室時(shí)，部分正離子和負(fù)離子被吸附到燃燒生成物和煙霧顆粒上（燃燒生成物與煙霧顆粒比離子大1000倍左右），故其在電場(chǎng)中的移動(dòng)速度就會(huì)比原來的速度慢，而且在移動(dòng)過程中正負(fù)離子中和的機(jī)會(huì)也將增多，也就是離子電流會(huì)相應(yīng)地減小使電離電荷遷移速度降低，電離電流減少。在另一方面，由于內(nèi)補(bǔ)償室是密封的，無煙霧粒子進(jìn)入，離子電流是恒定的。由于離子感煙傳感器中的監(jiān)察室和補(bǔ)償室是采用串聯(lián)連接方式，檢查室的等效電阻是變化的（隨煙霧而變），可等效為一只可調(diào)電阻RP，補(bǔ)償室室等效，電阻R是不變的檢測(cè)室的。當(dāng)有燃燒有煙霧時(shí)，檢查室和補(bǔ)償室之間產(chǎn)生電位差P1P1Am241IEP2主探測(cè)區(qū)電離區(qū)域（a）電離電流原理圖信號(hào)放大回路3信號(hào)放大回路3火災(zāi)模型檢查電路5開關(guān)轉(zhuǎn)換電路4故障自動(dòng)檢查電路612D地線C信號(hào)線B檢查線A電源線探測(cè)（a）離子感煙傳感器原理圖探測(cè)檢查檢查線a）檢查檢查線信號(hào)線（正常）信號(hào)線（正常）b）信號(hào)線（故障）信號(hào)線（故障）c）信號(hào)線（異常）d）信號(hào)線（異常）（b）工作電壓波形圖圖2-7離子感煙傳感器原理及波形因而引起電離室分壓比的變化，在信號(hào)放大回路輸入端產(chǎn)生電壓ΔV，此電壓增加到一定值時(shí)，開關(guān)轉(zhuǎn)換電路即動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使確認(rèn)燈亮。為了防止傳感器至控制器間發(fā)生電路斷線，接觸不良，傳感器丟失等問題發(fā)生，設(shè)有故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)回路。當(dāng)發(fā)生上述情況之一時(shí)，故障監(jiān)測(cè)電路動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，為防止探測(cè)器內(nèi)部元件損壞而引起失誤。傳感器設(shè)有火災(zāi)模擬檢查回路，定期通以電平，在信號(hào)端應(yīng)有信號(hào)發(fā)生，否則應(yīng)報(bào)傳感器故障。由圖2-7（c）工作電壓波形圖知道在傳感器檢查線上加以矩形電壓波形，如傳感器正常則信號(hào)線上電平與檢查線波形相同如圖2-7（c）。如傳感器內(nèi)部器件有損壞，或有斷線發(fā)生則不管檢查線上電壓如何變化，信號(hào)線皆無電壓，此即為故障狀態(tài)。而當(dāng)檢查線無。電平輸入時(shí)，信號(hào)線扔有輸出則表面煙感已經(jīng)動(dòng)作，即室內(nèi)處于異常狀態(tài)。圖2-8離子煙感傳感器電路原理Fig.2-8thecircuittheoryofionsmoketransducer離子煙感傳感器電路原理圖如圖2-8所示，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，檢測(cè)電離室兩端電壓增加，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，由其漏極（D）耦合到三極管BG1進(jìn)行放大輸出。當(dāng)煙霧達(dá)到一定濃度，BG1的輸出電壓達(dá)到某一值時(shí)，通過起門限作用的穩(wěn)壓二極管DW觸發(fā)BG3導(dǎo)通，從而使報(bào)警器送來的+24V電源經(jīng)過BG3與報(bào)警部位信號(hào)指示燈構(gòu)成導(dǎo)通回路而達(dá)到報(bào)警的目的。因而確認(rèn)燈在BG3的集電極上與BG3串聯(lián)，所以，當(dāng)BG3導(dǎo)通時(shí)，確認(rèn)燈L點(diǎn)亮，證明探測(cè)器已經(jīng)工作。由BG1，BG2兩只三極管組成正反鎖電路。當(dāng)BG1基極從場(chǎng)效應(yīng)管漏極取得高電位以后，開始導(dǎo)通，此時(shí)BG2的基極電位被拉下，變成低電位從此BG2導(dǎo)通，向BG1基極注入一個(gè)大電流，因此，即便場(chǎng)效應(yīng)管截止，BG1照常能導(dǎo)通，從而使煙探測(cè)器有記憶功能。穩(wěn)壓管Dw是接在BG3基極回路中起門限作用，以防煙霧值不到需要值而發(fā)生報(bào)警。C2是接在BG1基極回路中的一個(gè)延時(shí)電容。它可以防止瞬間即過的煙塵使傳感器動(dòng)作，對(duì)于持續(xù)不斷的而又達(dá)到一定濃度的煙霧能即時(shí)報(bào)警。二極管D4是為C2通過R4放電而設(shè)置的。BG4的基極接在電源線上，集電極接在檢查線上，射極接在信號(hào)線上，是一個(gè)有源三端三極管。當(dāng)與報(bào)警器接成回路時(shí)，BG4是導(dǎo)通的，當(dāng)傳感器接觸不良，傳感器被取走或是發(fā)生斷線故障，則BG4不能為傳感器提供報(bào)警信號(hào)，從而發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)的作用。為了及時(shí)了解探測(cè)器元件是否損壞，則在二極管D2與電阻R2之間通過D3二極管增加了一根檢查線，它可以由報(bào)警器加入檢查周期電壓，啟動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管工作一樣，如傳感器元件是好的則信號(hào)線上有信號(hào)輸出，否則，無信號(hào)輸出，說明有故障即故障報(bào)警，這就是火災(zāi)模擬檢查電路。綜上所述，離子感煙探測(cè)器在正常運(yùn)行中對(duì)煙霧的識(shí)別能力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較好。工作壽命長(zhǎng)，對(duì)人體無害，絕對(duì)安全。故在本設(shè)計(jì)中采用單源雙室的離子感煙探測(cè)器。2.3主機(jī)電路及鍵盤顯示電路單片機(jī)是指一個(gè)集成在芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管大部分功能集成在一塊小芯片上，但他具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線目前大部分還會(huì)具有外存。本設(shè)計(jì)采用了AT89C51型單片機(jī)作為系統(tǒng)主機(jī)。AT89C51的P1口與第五節(jié)中的接口電路連接。P1.0，P1.1位與煙感，溫感信號(hào)線相接，微機(jī)可通過P1.0，P1.1位采集煙感和溫感信號(hào)，P1.2位為故障位，各指示燈控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)在故障報(bào)警時(shí)故障位置（是溫感？還是煙感？）的指示。P1.3位為檢查信號(hào)，由微機(jī)不斷的發(fā)送一矩形波電平，構(gòu)成檢查和探測(cè)兩個(gè)周期，P1.4位為電源控制線。P1.5，P1.6，P1.7位分別為故障、異常、火災(zāi)報(bào)警控制線。鍵盤顯示電路部分采用了Intel8279芯片。2.3.1AT89C51的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)AT89C51以微處理器為核心，帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦出只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。通過總線將各種外圍設(shè)備連接在一起，各個(gè)部件間的數(shù)據(jù)和信息都通過總線傳送，這樣使其擴(kuò)展容易，而且AT89C51抗干擾能力強(qiáng)，指令豐富，編程容易。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)產(chǎn)品兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1）、主要性能參數(shù):與MCS—51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz---24MHz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器128*8字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式2）、功能特性概述:AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器，128*8字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)可編程I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作方式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。P1.0P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VCCP0.0P0.2P0.1P0.4P0.3P0.5P0.7P0.6一一EAALE一一PSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0XTAL2XTAL1GND圖2-9引腳圖3）、AT89C51方框圖:P2.0~P2.7P0.0~P0.7P2.0~P2.7P0.0~P0.7VccP3.0~P3.7ALUP1.0~P1.7圖2-10方框圖VccP3.0~P3.7ALUP1.0~P1.74）、引腳功能說明:Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)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。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出個(gè)電流（Iil）。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出個(gè)電流（Iil）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（），P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”是，它們被內(nèi)部上拉電阻拉到高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉底的P3口將用上拉電阻輸出電流（Iil）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：表2-4P3口第二功能表端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)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指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN:程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H---FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，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。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。振蕩器特性：XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩器和陶瓷振蕩器均為可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)脈沖無任何要求，但必須保證脈沖高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫成“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作被執(zhí)行。此外，AT89C51沒有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。5）時(shí)鐘振蕩器：AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)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。這個(gè)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2-11。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，，但電容容量的大小會(huì)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，我們推薦電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10pF。內(nèi)部振蕩電路圖2-11外部振蕩電路用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖2-11右圖所示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。6）、空閑節(jié)電模式：在空閑工作模式狀態(tài)，CPU自身處于睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，同時(shí)將片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容凍結(jié)。空閑模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。由硬件復(fù)位終止空閑狀態(tài)只需兩個(gè)機(jī)器周期有效復(fù)位信號(hào)，在此狀態(tài)下，片內(nèi)硬件禁止訪問內(nèi)部RAM，但可以訪問端口引腳，當(dāng)用復(fù)位終止空閑狀態(tài)方式時(shí)，為避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫入指令。7）、掉電模式：在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退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，但不改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc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(shí)間使振蕩器重新啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。空閑和掉電模式下，各端口引腳狀態(tài)如表2-5所示。表2-5空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)模式程序存儲(chǔ)器ALEPSENP0P1P2P3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)8）、程序存儲(chǔ)器的加密：AT89C51有3個(gè)程序加密位，可對(duì)芯片上的3個(gè)加密位LB1，LB2，LB3進(jìn)行編程（P）或不編程（U）來得到如表2-6所示功能：表2-6加密位保護(hù)功能表程序加密位保護(hù)類型LB1LB2LB31UUU無程序保護(hù)功能2PUU禁止從內(nèi)部存儲(chǔ)器取代碼字節(jié)執(zhí)行外部存儲(chǔ)器的MOVC指令。復(fù)位時(shí)，EA被采樣并鎖存，禁止對(duì)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)一步編程。3PPU除與方式2功能相同外，同時(shí)禁止校驗(yàn)4PPP除與方式3功能相同外，同時(shí)禁止外部執(zhí)行注：表中的U---表示未編程，P---表示編程當(dāng)加密位LB1被編程時(shí)，在復(fù)位期間，EA端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒有復(fù)位，則鎖存起的初始值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，且這個(gè)隨機(jī)數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位為止。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的EA電平值必須與該引腳當(dāng)前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。9）、Flash存儲(chǔ)器的編程：AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4k字節(jié)的FlashEPROM，這個(gè)Flash存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號(hào)。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。AT89C51單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見表2-7。表2-7頂面標(biāo)記及簽名字節(jié)Vpp=12VVpp=5V頂面標(biāo)記AT89C51xxxxyywwAT89C51xxxx-5yyww簽名字節(jié)(030H)=1EH(031H)=51H(032H)=FFH(030H)=1EH(031H)=51H(032H)=05HAT89C51的程序存儲(chǔ)器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的EPROM程序存儲(chǔ)器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方法將這個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清除。10）、編程方法：編程前，須按表2-7和圖2-12所示設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，AT89C51編程方法如下；在地址上加上要編程單元的地址信號(hào)。在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應(yīng)的控制信號(hào)。在高電壓編程方式時(shí)，將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，通常約為1.5ms。重復(fù)1---5步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。圖2-12編程電路圖2-13校驗(yàn)電路Fig.2-13verifycircuit11）、數(shù)據(jù)查詢：AT89C51單片機(jī)用DataPalling表示一個(gè)寫周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫周期中，如需讀取最后寫入的一個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（P0.7）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進(jìn)入下一個(gè)字節(jié)的寫周期，寫周期開始后DataPalling可能隨時(shí)有效。Ready/Busy：字節(jié)編程的進(jìn)度可通過RDY/BSY輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”后，P3.4（RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。12）、程序校驗(yàn)：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)，采用如圖2-13的電路。如果加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫入狀態(tài)來驗(yàn)證。13）、芯片擦出：利用控制信號(hào)的正確組合（表2-5）并保持ALE/PROG引腳10ms的低電平脈沖寬度即可將EPROM陣列（4K字節(jié)）和三個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入“1”，這步驟需再編程之前進(jìn)行。14）、讀片內(nèi)簽名字節(jié)：AT89C51單片機(jī)內(nèi)有3個(gè)簽名字節(jié)，地址為030H，031H和032H。用于聲明該器件的廠商，型號(hào)和編程電壓。讀AT89C51簽名字節(jié)需將P3.6和.P3.7置邏輯低電平，讀簽名字節(jié)的過程和單元030H，031H及032H的正常校驗(yàn)相仿，只返回值意義如下：（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聲明為12V編程電壓。（032H）=05H聲明為5V編程電壓。15）、編程接口：表2-8Flash存儲(chǔ)器編程真值表方式RSTPSENALE/PROGEA/VppP2.6P2.7P3.6P3.7寫代碼數(shù)據(jù)HLH/12VLHHH讀代碼數(shù)據(jù)HLHHLLHH寫加密位Bit-1HLH/12VHHHHBit-2HLH/12VHHLLBit-3HLH/12VHLHL片擦除HLH/12VHLLL讀簽名字節(jié)HLHHLLLL采用控制信號(hào)的正確組合，可對(duì)Flash閃速存儲(chǔ)陣列中的每一代碼字節(jié)進(jìn)行寫入和存儲(chǔ)器的整片擦除，寫操作周期是自身定時(shí)的初始化后它將自身定時(shí)直到操作完成。16）、Flash編程和校驗(yàn)特性如表2.9，Ta=0℃to70℃,Vcc=5.0±10%表2-9Flash編程和校驗(yàn)特性符號(hào)參數(shù)最小值最大值單位Vpp(1)編程電壓11.512.5VIpp(1)編程電流1.0mA1/Tclcl時(shí)鐘頻率324MHzTavgl建立地址到PROG變低時(shí)間48TclclTghaxPROG變低后地址保持時(shí)間48TclclTdvgl建立數(shù)據(jù)到PROG變低時(shí)間48TclclTghdxPROG變低后數(shù)據(jù)保持時(shí)間48TclclTehshENABLE變高到Vpp時(shí)間48TclclTshgl加Vpp到PROG變低時(shí)間10μsTghsl(1)PROG后保持時(shí)間10μsTglghPROG寬度1110μsTavqv地址到數(shù)據(jù)有效時(shí)間48TclclTelqvENABLE低到數(shù)據(jù)有效48TclclTehqzENABLE后數(shù)據(jù)浮空048TclclTghblPROG變高到BUSY變低時(shí)間1.0μsTwc字節(jié)寫入周期2.0ms注:僅用于12V編程模式Flash存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)時(shí)序圖2-14(高電壓編程)和圖2-15(低電壓編程)圖2-14Flash編程和校驗(yàn)波形----高電壓方式Ｖpp=12VFig.2-14Flashprogrammeandverifywaveform----highvoltagemodeVpp=12V圖2-15編程和校驗(yàn)波形----低電壓方式Vpp=5V(p)AT89C51的極限參數(shù)：工作溫度-----------------------------55℃to+125℃儲(chǔ)藏溫度-----------------------------65℃to+150℃任一引腳對(duì)地電壓--------------------1.0Vto+7.0V最高工作電壓----------------------------6.6V直流輸出電壓----------------------------15.0mA圖2-16外部程序存儲(chǔ)器讀周期Fig.2-16Outsideprocedurememory,programmingofFlashandcharacteristicofcheck-upreadcycle圖2-17外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀周期Fig.2-17Outsidedatummemoryreadscycle圖2-18外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫周期Fig.2-18Theoutsidedatamemoryiswrittenwithcycle圖2-19外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)波形Fig.2-19Theoutsideclockdrivesthewaveform2.3.2Intel8279芯片及鍵盤顯示電路1）、Intel8279芯片8279是專用鍵盤，顯示控制芯片，能對(duì)顯示自動(dòng)掃描；能識(shí)別鍵盤上按下鍵的鍵號(hào)；可充分提高CPU的工作效率；8279與AT89C51接口方便。8279鍵盤配置最大為8×8。掃描線SL0到SL2通過3—8譯碼器提供，接入鍵盤列線（設(shè)掃描線為列線）；查詢線由反饋輸入線RL0—RL7提供，接入鍵盤線（設(shè)定查詢線為行線）。8279顯示器最大配置為16位顯示，位選線由掃描線SL0到SL3經(jīng)4—16譯碼器、驅(qū)動(dòng)器提供；段選線由B0到B3，A0到A3通過驅(qū)動(dòng)器提供，BD信號(hào)線用來控制譯碼器，實(shí)現(xiàn)顯示器消隱。（1）8279主要由以下電路組成I/O控制數(shù)據(jù)緩沖器；控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制；掃描計(jì)數(shù)器；回復(fù)緩沖器、鍵盤去抖及控制；FIFO/傳感器RAM及其狀態(tài)寄存器；顯示RAM和顯示地址寄存器。（2）8279引腳及功能說明圖2-208279的引腳圖8279為四十腳雙列直插式封裝，圖2-20為8279引腳圖。引腳功能如下：D0～D7為數(shù)據(jù)總線引腳CLK為系統(tǒng)時(shí)鐘引腳RESET為復(fù)位輸入引腳為片選端A0為數(shù)據(jù)選擇端，當(dāng)A0=1時(shí)，CPU寫入的字節(jié)為命令字，讀出的字節(jié)是狀態(tài)字，當(dāng)A0=0時(shí)，寫入或讀出的均為數(shù)據(jù)、為讀寫信號(hào)引腳IRQ（中斷請(qǐng)求），在鍵盤工作方式中，當(dāng)FIFO/傳感器RAM存有數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ為高電平，向CPU請(qǐng)求中斷。SL0～SL3為掃描線，用來掃描鍵盤和顯示器RL0～RL7為回復(fù)線，它們是鍵盤矩陣或傳感器矩陣的列信號(hào)輸入線SHIFT為移位信號(hào)，用來擴(kuò)充鍵功能OUTA0～OUTA3為A組顯示信號(hào)OUTB0～OUTB3為B組顯示信號(hào)這兩組引腳均是顯示器及輸出線，它們與多路數(shù)字顯示的掃描線SL0～SL3同步。BD為顯示消隱引腳（3）8279的命令字8279的工作方式是通過CPU向8279發(fā)送控制命令來確定的。當(dāng)數(shù)據(jù)選擇端A0置1時(shí)，CPU對(duì)8279寫入的為命令字，讀出的為狀態(tài)字。a.鍵盤/顯示方式設(shè)置命令字格式：D7D6D5D4D3D2D1D0000DDKKKDD：用來設(shè)定顯示方式00：8個(gè)字符從左到右逐個(gè)顯示KKK：用來設(shè)定鍵盤工作方式000：編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖定本設(shè)計(jì)鍵盤/顯示方式設(shè)置為00H。b.程序時(shí)鐘命令字格式：D7D6D5D4D3D2D1D0001PPPPP本設(shè)計(jì)外部時(shí)鐘為1MHz，取N為10可得1MHz/10=100KHz的內(nèi)部時(shí)鐘。則PPPPP=01010B，時(shí)鐘命令字即為2AH。讀FIFO/傳感器RAM命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0010AIXAAAAI為自動(dòng)加1標(biāo)志，由于本設(shè)計(jì)采用鍵盤掃描方式，讀出操作嚴(yán)格按先進(jìn)先出順序，故不使用此命令，則AI=0AAA為傳感器RAM的8個(gè)字節(jié)地址。故讀RAM命令字為40H。c.寫顯示RAM命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0100AIAAAAAI為自動(dòng)加1標(biāo)志AAAA用來尋址16個(gè)顯示RAM所以寫顯示RAM命令為90Hd.清除命令格式：D7D6D5D4D3D2D1D0110CDCDCDCFCACDCDCD：用來消除顯示RAM的方式110：將顯示RAM全部清零CF：用來清楚FIFORAM，CF=0CA：為總清除特征位，