畢業(yè)設(shè)計說明書中文摘要基于單片機的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計摘要火災(zāi)是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。人類能夠?qū)疬M行利用和控制，是文明進步的一個重要標志。所以說人類使用火的歷史與同火災(zāi)作斗爭的歷史是相伴相生的，人們在用火的同時，不斷總結(jié)火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律，盡可能地減少火災(zāi)及其對人類造成的危害?；馂?zāi)，幾乎是和火的利用同時發(fā)生的，隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，現(xiàn)代家庭用火、用電量正在逐年增加，火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高，火災(zāi)不僅毀壞物質(zhì)財產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接或間接危害生命，給人們的心靈造成極大的危害。每年都有許多人被火災(zāi)奪去生命。由于人們的疏忽而發(fā)生的火災(zāi)與爆炸，不僅造成人員的大量傷亡，還承受著嚴重的經(jīng)濟損失。本文設(shè)計了一種在火災(zāi)情況下由單片機控制的應(yīng)急照明系統(tǒng)。本次設(shè)計以MCS51單片機為核心，符合消防應(yīng)急燈具國家標準GB179452000。論文首先分析了常用消防應(yīng)急燈如何工作，隨后說明火災(zāi)情況下如何觸發(fā)應(yīng)急照明，然后介紹本次設(shè)計的系統(tǒng)如何實現(xiàn)應(yīng)急照明，著重介紹單片機的工作、火災(zāi)信號處理和火災(zāi)信號延時處理。關(guān)鍵字單片機火災(zāi)應(yīng)急照明傳感器畢業(yè)設(shè)計說明書外文摘要DESIGNOFEMERGENCYLIGHTINGSYSTEMBASEDONSINGLECHIPFIREABSTRACTTHEFIREISOUTOFCONTROLINTIMEANDSPACEONTHEDISASTERCAUSEDBYBURNINGINAVARIETYOFDISASTERS,FIREISMOSTOFTEN,THEMOSTCOMMONONEOFTHEMAINDISASTERSTHREATENINGPUBLICSAFETYANDSOCIALDEVELOPMENTHUMANBEINGSCANONFIREUSEANDCONTROL,ISANIMPORTANTSYMBOLOFCIVILIZATIONANDPROGRESSSOTHATHUMANUSEOFFIREHISTORYWITHTHESAMEFIREFIGHTINGHISTORYASSOCIATEDWITHHEALTH,PEOPLEINFIREATTHESAMETIME,CONSTANTLYSUMUPTHERULEOFFIREOCCURRENCE,ASFARASPOSSIBLEDAMAGETOREDUCEFIREANDCAUSEFORMANKINDFIRE,ANDFIREAREALMOSTTHEUSEOFSIMULTANEOUS,WITHTHECONTINUOUSDEVELOPMENTOFMODERNSOCIETY,MODERNHOMEWITHFIRE,ELECTRICITYCONSUMPTIONISINCREASINGYEARBYYEAR,MOREANDMOREHIGHFREQUENCYOFFIRE,FIRENOTONLYDESTROYTHEMATERIALPROPERTY,CAUSESOCIALDISORDER,BUTALSODIRECTLYORINDIRECTLYHARMTOLIFE,THESOULOFTHEPEOPLECAUSEDGREATHARMEVERYYEARMANYPEOPLEKILLEDBYFIREFIREANDEXPLOSIONDUETOTHENEGLIGENCEOFTHEPEOPLE,NOTONLYCAUSEDALARGENUMBEROFCASUALTIES,ALSOSUFFERSERIOUSECONOMICLOSSESTHISPAPERINTRODUCESADESIGNOFEMERGENCYLIGHTINGSYSTEMINCASEOFFIREBYSINGLECHIPMICROCOMPUTERCONTROLTHISDESIGNTOMCS51MICROCONTROLLERASTHECORE,INLINEWITHTHENATIONALFIREEMERGENCYLUMINARIESSTANDARDGB179452000THETHESISFIRSTANALYZESHOWTOUSEFIREEMERGENCYLAMPTHEN,HOWTOTRIGGEREMERGENCYLIGHTINGAFIRESITUATIONTHENITDESCRIBESHOWTHESYSTEMDESIGNTOACHIEVETHEEMERGENCYLIGHTING,EMPHATICALLYINTRODUCESTHEMAINMICROCONTROLLERWORK,FIRESIGNALPROCESSINGANDFIRESIGNALPROCESSINGDELAYKEYWORDSSINGLECHIPSENSOR目錄1引言511消防應(yīng)急照明的技術(shù)背景512相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢513本次研究思想62設(shè)計工作721常用消防應(yīng)急燈介紹7211應(yīng)急照明的分類7212自帶電源型消防應(yīng)急燈具工作原理7213消防應(yīng)急燈具的國家標準822火災(zāi)信號處理923系統(tǒng)總體方案10231系統(tǒng)總體功能概述10232系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架11233系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架123火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)硬件設(shè)計1331系統(tǒng)核心芯片選擇13311傳感器介紹1331280C51芯片14313A/D轉(zhuǎn)換器1632復位電路1833數(shù)據(jù)采集電路1934信號處理電路2135應(yīng)急照明及報警電路224火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)軟件設(shè)計2441火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)程序設(shè)計24411主程序流程圖24422數(shù)據(jù)采集子程序25總結(jié)28參考文獻291引言11消防應(yīng)急照明的技術(shù)背景所謂應(yīng)急照明，是指在非正常情況下才能使用的照明設(shè)施，包括備用照明、疏散照明、安全照明。隨著我國綜合國力的不斷增強，人民生活水平的日益提高，公眾聚集場所越來越多，公眾聚集場所火災(zāi)事故也日益頻繁，特別是群死群傷惡性火災(zāi)時有發(fā)生，不但造成了大量人員傷亡，而且影響了社會政治穩(wěn)定。這些火災(zāi)的發(fā)生，大多是因為這些場所發(fā)生火災(zāi)時缺少必要可靠地應(yīng)急照明和疏散指示，致使火災(zāi)發(fā)生后被困人員不能及時疏散，被煙熏窒息而死。消防應(yīng)急燈具作為一種重要的消防器材，廣泛應(yīng)用于賓館、商場、娛樂場所等公眾聚集場所，其功能是這些場所發(fā)生火災(zāi)或市電斷電后，應(yīng)急燈具自動照明，引導被困人員疏散。消防應(yīng)急疏散照明技術(shù)是一項重要的就生疏散技術(shù)。近幾年來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，高大而復雜的智能建筑日益增多，對消防安全的要求越來越高，消防應(yīng)急燈具的品種不斷增多，性能不斷改進，技術(shù)水平有了提高。未來應(yīng)急疏散照明技術(shù)發(fā)展有以下幾大特點1熒光燈、白熾燈光源技術(shù)被場致發(fā)光光源技術(shù)所取代。2低位應(yīng)急照明安裝技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。3向智能化、環(huán)保等高科技方向發(fā)展。12相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢我國目前尚未出臺火災(zāi)應(yīng)急照明設(shè)計的專門標準或規(guī)范，現(xiàn)有規(guī)范所規(guī)定的名詞、術(shù)語、標準及其做法尚不統(tǒng)一。網(wǎng)上有不少關(guān)于火災(zāi)預警的設(shè)計和很多的普通消防應(yīng)急設(shè)計。有不少專家也提出了他們的看法“火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)是建筑安全保障體系的一個重要組成部分。完善的火災(zāi)應(yīng)急照明設(shè)計，應(yīng)在電源設(shè)置、導線選型與敷設(shè)、燈具選擇及布置、燈具控制方式、疏散指示燈等各個環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，保證在火災(zāi)緊急狀態(tài)下發(fā)揮應(yīng)有的作用?！笨梢?，現(xiàn)在火災(zāi)應(yīng)急照明技術(shù)還是不太成熟的。大部分研究都在處理應(yīng)急照明燈的外部硬件設(shè)備。也由于本人的能力有限，本次設(shè)計主要從軟件方面應(yīng)用單片機處理火災(zāi)信號實現(xiàn)應(yīng)急照明。13本次研究思想本次設(shè)計首先分析常用應(yīng)急燈如何實現(xiàn)應(yīng)急照明，然后介紹如何觸發(fā)火災(zāi)應(yīng)急照明，接著說明系統(tǒng)如何實現(xiàn)火災(zāi)應(yīng)急照明，著重介紹單片機是如何工作的。說明每個模塊的驅(qū)動。2設(shè)計工作21常用消防應(yīng)急燈介紹211應(yīng)急照明的分類按照不同的標準應(yīng)急照明可分為不同的類型，表21所示為應(yīng)急照明的具體分類表。表21應(yīng)急照明的分類表212自帶電源型消防應(yīng)急燈具工作原理對于常明應(yīng)急疏散應(yīng)急標志燈和應(yīng)急疏散照明燈具來說，由于應(yīng)用要求的多樣性，他們在這些元件的選擇上也會有很大的差異。下面簡要說明兩種應(yīng)急燈具的器件構(gòu)成和工作原理對于常明應(yīng)急疏散標志燈來說，目前市場上一般采用濾光散射LED作為光源，也有部分廠家會使用EL（場致發(fā)光源）和熒光燈。由于綠光LED的功耗較小，其使用的蓄電池一般為36V。且電池容量也不大（800MAH）。常明應(yīng)急疏散標志的外觀一般偏薄，內(nèi)部不能直接使用電力變壓器降壓以提供控制電路所需工作電源，一般在控制電路中引入由電子變壓器為主體的開關(guān)電源。目前其控制電路主要由分離器件搭配使用IC（如555、LM358）完成。狀態(tài)顯示燈一般由紅黃綠三色LED燈來表示，狀態(tài)顯示燈一般安裝在應(yīng)急燈的側(cè)面。測試開關(guān)一般和狀態(tài)顯示燈放置在一起，一般采用普通的按鈕開關(guān)，它的作用主要是便于建筑管理人員的日常維護和檢查。按功能分照明或標志照明和標志消防應(yīng)急燈按工作方式分持續(xù)工作型、非持續(xù)工作型按應(yīng)急供電方式分自帶電源型、集中電源型按工作實現(xiàn)方式分獨立控制型、集中控制型、字母控制型按安裝高度分高位安裝型、低位安裝型、高地位復合安裝型按用途分消防應(yīng)急照明燈、消防應(yīng)急標志燈、消防應(yīng)急照明標志燈常明應(yīng)急疏散標志燈的工作原理如果市電電壓正常并且電池電壓和光源狀況也正常，則狀態(tài)指示燈綠燈、充電狀態(tài)燈紅燈亮，故障則指示燈滅，控制電路控制開關(guān)給LED燈供電，保持疏散顯示正常，同時控制電路檢測市電電壓、電池電壓和光源，提供充電回路給蓄電池就行慢充電；如果滿充電完成，則充電指示燈紅燈滅。如果在市電正常情況下，出現(xiàn)電池開路、電池短路等故障，故障指示燈（黃燈）亮，提示管理人員需要對系統(tǒng)進行檢查和維修；當市電電壓低于應(yīng)急轉(zhuǎn)換電壓時，控制電路轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)，此時備用電源和光源的通路被打開，保證光源能正常的工作；當電池電壓低于規(guī)定的放電電壓時，控制電路應(yīng)斷開電池的所有放電回路，同時整個控制電路應(yīng)停止工作以避免蓄電池的漏電。對于雙頭應(yīng)急疏散照明燈，其光源可以是白熾投射燈、熒光燈、鹵素燈等，由于一般對照明燈亮度要求較高，很少會使用LED作為光源；基于同樣的原因，應(yīng)急疏散照明燈使用的蓄電池種類較多、電池容量更大。目前使用的有36V、6V、12V等多種電池，同時一般要求電池額定容量大于1000MAH。由于應(yīng)急照明燈對體積要求不高，所以市場上大部分采用的是小功率電力變壓器?？刂齐娐废鄬ΤＣ鲬?yīng)急疏散燈控制電路簡單，因為不需要提供常明通路。狀態(tài)顯示燈和測試開關(guān)的功能和設(shè)置和常明疏散燈類似，不過安放位置在應(yīng)急燈的正面。應(yīng)急疏散照明等的工作原理和常明應(yīng)急疏散燈類似，不同的是試點情況下，光源不亮，因此，應(yīng)急疏散照明燈應(yīng)能檢測光源開路是否，如果出現(xiàn)光源故障，故障指示燈亮。213消防應(yīng)急燈具的國家標準下表22列出了和控制電路設(shè)計直接相關(guān)的標準GB179452000?？紤]到該標準屬于對消防應(yīng)急燈的基本要求，所以從提高產(chǎn)品性能的目的出發(fā)，本課題的主題設(shè)計完全遵循這個標準。表22GB179452000標準序號參數(shù)具體標準511應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間消防應(yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間應(yīng)不大于5S，離危險區(qū)域?qū)嵱玫南缿?yīng)急燈具應(yīng)急轉(zhuǎn)換時間不大于025S512應(yīng)急工作時間消防應(yīng)急燈具的應(yīng)急工作時間應(yīng)不小于90MIN517主電故障保護應(yīng)急狀態(tài)下不受主電供電線路短路、接地的影響518測試按鈕消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)設(shè)有模擬交流電源供電故障的自復式實驗按鈕，不應(yīng)設(shè)影響應(yīng)急功能的開關(guān)519故障顯示自帶電源型消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)設(shè)置主電、充電、故障狀態(tài)指示燈。主電狀態(tài)用紅色，充電狀態(tài)用綠色，故障狀態(tài)用黃色5110光源故障保護消防應(yīng)急燈具在未接入光源、光源不能正常工作或光源規(guī)格不符合要求等異常情況時，內(nèi)部元件表面溫度應(yīng)不超過90，且不影響電池的正常充電。光源正常后，消防應(yīng)急燈具應(yīng)能正常工作。5115充電保護消防應(yīng)急燈具應(yīng)具有過充電保護和充電回路短路保護，充電回路短路時其內(nèi)部器件表面溫度不應(yīng)超過90。重裝電池后，應(yīng)急燈具應(yīng)能正常工作。消防應(yīng)急燈的充電時間應(yīng)大于24H，最大連續(xù)過充電電流不應(yīng)超過005CSA5116過放電保護電池放電終止電壓應(yīng)不小于額定電壓的80，放電終止后，在未重新充電條件下，即使電池電壓恢復，消防應(yīng)急燈具也不應(yīng)重新啟動，且靜態(tài)泄放電流不應(yīng)大于01CSA5118轉(zhuǎn)換電壓消防應(yīng)急燈具在主電電壓為132187V范圍內(nèi)，不應(yīng)由主電狀態(tài)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)。由主電狀態(tài)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)時的主電電壓應(yīng)在132187V范圍內(nèi)，由應(yīng)急狀態(tài)轉(zhuǎn)為正常狀態(tài)的電壓不應(yīng)大于187V5120連續(xù)轉(zhuǎn)換應(yīng)急照明狀態(tài)消防應(yīng)急照明燈具應(yīng)能完成10次“完全充電放電終止完全充電”循環(huán)的充電、放電過程。末次放電時間應(yīng)不低于首次放電時間的8522火災(zāi)信號處理火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個非常復雜的非平穩(wěn)過程，火災(zāi)一旦發(fā)生便以接觸式（物質(zhì)流）和非接觸式（能量流）的形式向外釋放能量。接觸式包括可燃氣體、燃燒氣體和煙霧、氣溶膠等。非接觸式包括聲音、輻射等?；馂?zāi)探測技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學特征轉(zhuǎn)換為另一種易于處理的物理量。各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量如下圖21所示。輻射火焰探測器火焰（非接觸式）形狀圖像探測器溫度感溫傳感器靜電探測器火災(zāi)燃燒產(chǎn)物固體產(chǎn)物微粒離（接觸式）感煙探測器光煙霧形狀圖像傳感器氣體產(chǎn)物氣體傳感器燃燒聲音（非接觸式）聲音傳感器圖21各種探測器對應(yīng)的火災(zāi)物理參量圖23系統(tǒng)總體方案231系統(tǒng)總體功能概述火災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、應(yīng)急照明系統(tǒng)組成?；馂?zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學現(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)化成電信號傳遞給單片機。單片機將接收到的電信號經(jīng)分析處理后發(fā)出火災(zāi)報警信號，打開應(yīng)急燈，其整體功能如圖22所示。傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換單片機狀態(tài)指示燈應(yīng)急燈按鍵通過串口通信發(fā)送火災(zāi)信號圖22系統(tǒng)整體功能圖232系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制模塊、應(yīng)急照明模塊組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖23所示。煙霧溫度信號處理電路A/D轉(zhuǎn)換電路單片機火災(zāi)應(yīng)急照明數(shù)據(jù)采集模塊圖23系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的工作原理是先通過傳感器將現(xiàn)場的溫度、煙霧等非電信號轉(zhuǎn)為電信號，調(diào)理電路將傳感器輸出的電信號進行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求，最后由A/D轉(zhuǎn)換電路完成由溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，單片機判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。如果發(fā)生火，系統(tǒng)將打開應(yīng)急照明。233系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架為了便于系統(tǒng)維護和功能擴充，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)用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報警子程序等，系統(tǒng)程序流程如下圖24所示。初始化煙霧溫度信號采集判斷應(yīng)急照明手動復位是否正常是是圖24系統(tǒng)程序流程圖為了降低誤打開應(yīng)急照明率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。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)的程序進行初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)應(yīng)急照明系統(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)。3火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)硬件設(shè)計31系統(tǒng)核心芯片選擇311傳感器介紹AAD590溫度傳感器選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提，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。由于AD590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對溫度成正比，即1A/K，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負極接出一個1K的電阻R和一個100的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。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10MV/K，應(yīng)用電路如圖31所示。圖31AD590應(yīng)用電路圖BTGS202氣體傳感器火災(zāi)中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測CO2、CO、甲烷、煤氣等多種氣體,他靈敏度高,穩(wěn)定性好,適合于火災(zāi)中氣體的探測。如圖32所示,當TGS202探測到CO2或CO時,傳感器的內(nèi)阻變小,VA迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚?使得當氣體濃度達到一定程度如CO濃度達到0106時,VA端獲得適當?shù)碾妷?。圖32TGS202應(yīng)用電路圖31280C51芯片圖33為80C51的引腳圖。P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732P20/A821P21/A922P22/A1023P23/A1124P24/A1225P25/A1326P26/A1427P27/A1528P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL119XTAL218RST9PSEN29ALE30EA31P101P112P123P134P145P156P167P178圖3380C51芯片的引腳圖下面按引腳功能分為4個部分敘述各個引腳的功能。（1）電源引腳VCC和VSSVCC（40腳）接5V電源正端；VSS（20腳）接5V電源正端。（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳接地；對于CHOMS單片機，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。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。（3）控制信號或與其它電源復用引腳控制信號或與其它電源復用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。（A）RST/VPD（9腳）RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機復位到初始狀態(tài)。當VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。（B）ALE/P（30腳）當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低（C）PSEN29腳片外程序存儲器讀選通輸出端,低電平有效。當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)。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間，PESN信號將不出現(xiàn)。（D）EA/VPP（31腳）EA為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當EA端保持高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器4KB（MS52子系列為8KB）。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。當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。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。（4）輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口AP0口（39腳22腳）P00P07統(tǒng)稱為P0口。當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。當接有外部程序存儲器或擴展I/O口時，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時復用口。它分時提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對于片內(nèi)含有EPROM的單片機，當EPROM編程時，從P0口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。BP1口（1腳8腳）P10P17統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O接口使用。對于MCS52子系列單片機，P10和P11還有第2功能P10口用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2；P11用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。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。CP2口（21腳28腳）P20P27統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O接口。當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。對于EPROM編程和進行程序校驗時，P2口接收輸入的8位地址。DP3口（10腳17腳）P30P37統(tǒng)稱為P3口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向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立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表31所示。表31P3口的第2功能引腳第二功能P30RXD（串行口輸入端）P31TXD（串行口輸出端）P32INT0（中斷0請求輸入端，低電平有效）P33INT1（中斷1請求輸入端，低電平有效）P34T0（定時器/計數(shù)器0計數(shù)脈沖端）P35T1（定時器/計數(shù)器1計數(shù)脈沖端）P36WR數(shù)據(jù)存儲器寫選信信號輸出端，低電平有效P37RD（數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效）綜上所述，MCS51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P2、P0口組成16位地址總線；由P0口分時復用作為數(shù)據(jù)總線。313A/D轉(zhuǎn)換器在單片機控制系統(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。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。完成A/D轉(zhuǎn)換的器件即為AD轉(zhuǎn)換器。ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，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，是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。芯片引腳圖如圖34所示,內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖35所示。IN026MSB21212220IN12723192418IN2282582615IN312714LSB2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22REF16ENABLE9START6REF12CLOCK10ADC0809圖34ADC0809引腳圖圖35ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ADC0809的引腳功能D7D08位數(shù)字量輸出引腳IN0IN78位模擬量輸入引腳VCC5V工作電壓GND接地REF（）參考電壓正端REF（）參考電壓負端STARTA/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。（2）最大不可調(diào)誤差ADC0809為1LSB。（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05V。（4）具有鎖存控制的8路模擬選通開關(guān)。（5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與TTL電平兼容。（6）轉(zhuǎn)換速度取于決芯片的時鐘頻率。當時鐘頻率500KHZ時，轉(zhuǎn)換時間為128S。32復位電路復位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。單片機在啟動時都需要復位，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。80C51的復位信號是從REST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(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)復位。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(shè)計采用的是手動按鈕復位。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端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。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。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計完全能夠滿足復位的時間要求。復位電路中SWPB為手動復位開關(guān)，電容C1可避免高頻諧波對電路的干擾。80C51的復位電路如下圖36所示。P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732P20/A821P21/A922P22/A1023P23/A1124P24/A1225P25/A1326P26/A1427P27/A1528P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL119XTAL218RST9PSEN29ALE30EA31P101P112P123P134P145P156P167P178U1R1S1C1VCCC2C3Y1圖3680C51晶振和復位電路原理圖33數(shù)據(jù)采集電路本設(shè)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(jīng)過放大電路后分別接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道選擇地址由80C51的P00P02經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。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。當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)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。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P200時，與寫信號WR共同選通ADC0809。START轉(zhuǎn)換啟動信號，當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。EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當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(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。由于本設(shè)計中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片使用的是ADC0809，其工作的時鐘信號為500KHZ，因其內(nèi)部沒有時鐘電路，時鐘信號由外部80C51的ALE端口提供。系統(tǒng)80C51與ADC0809接口電路如下圖37所示。IN026MSB21212220IN12723192418IN2282582615IN312714LSB2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22REF16ENABLE9START6REF12CLOCK10U4OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U2P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732P20/A821P21/A922P22/A1023P23/A1124P24/A1225P25/A1326P26/A1427P27/A1528P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL119XTAL218RST9PSEN29ALE30EA31P101P112P123P134P145P156P167P178U1231U2A231U1AVCCY1C1C2C3R17S2VCCGNDD2Q5Q6CLK341PRECLRUA74LS74圖3780C51與ADC0809接口電路圖當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(shè)定12MHZ，再經(jīng)過二分頻電路，單片機即可向ADC0809輸出500KHZ的時鐘信號。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。D觸發(fā)器的特性方程為DN1由于當CP1時，D觸發(fā)器有效；CP0時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。故D觸發(fā)器能實現(xiàn)對ALE端口的信號二分頻。由于本火災(zāi)報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經(jīng)過調(diào)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(shù)字量輸出引腳接80C51的P0口。單片機的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。ADC0809通道選通如下表32所示。表32ADC0809通道選通表通入通道IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7A00001111B00110011C01001010本設(shè)計使用74LS373作為地址鎖存器，當三態(tài)允許控制端OE為低電平時，輸出端O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE為高電平時，O0O7呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。圖中三態(tài)允許控制端OE接地，表示三態(tài)門一直打開。鎖存允許端LE為高電平時，輸出端O0O7狀態(tài)與輸入端D0D7狀態(tài)相同；當LE由“1”變?yōu)椤?”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。LE端接至單片機的地址鎖存允許ALE端。當P200時，與寫信號WR共同選通ADC0809。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。當ALE端口變?yōu)楦唠娖?，?4LS373輸出端的低3位地址存入A/D的地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。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。例如，輸出地址F8H可選通通道IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址F9H可選通通道IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換。ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到80C51的INT1引腳，當A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(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。當80C51知道A/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機上。34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。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(diào)理或放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。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，其電路如圖38所示。VDD3GSI4GND0GSO1OUT2U1R7R6R2R4R3R5R1R8321411U3A321411U4AC1C2C3VCC0OUT2GND1U2VCCIN0IN1傳傳傳傳傳傳傳傳傳傳圖38信號處理電路圖圖中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。采樣時，把相應(yīng)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(zhuǎn)換電路。35應(yīng)急照明及報警電路1火災(zāi)信號數(shù)據(jù)處理辦法火災(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與溫度P關(guān)系為，溫度傳感器使用的靈敏6530PV度是。在本設(shè)計中應(yīng)急溫度設(shè)為57煙霧應(yīng)急濃度為32英尺。/5MV經(jīng)過計算可以得到輸出火災(zāi)應(yīng)急臨界電壓值為72064溫臨煙臨，2火災(zāi)判斷與應(yīng)急照明系統(tǒng)對溫度和煙霧進行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷，每次信號采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值比較，當溫度57時表明溫度異常，置寄存器變量A為1，否則為0；當煙霧濃度32時表明煙霧濃度異常，置寄存器變量B為1，否則為0。綜合兩次溫度煙霧信號的采集，根據(jù)溫度和煙霧的寄存器變量A和B的狀態(tài)，判斷現(xiàn)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(zāi)發(fā)生。系統(tǒng)對現(xiàn)場進行報警判斷后，間隔20S后（通過系統(tǒng)的延時程序?qū)崿F(xiàn)），再一次采集現(xiàn)場的溫度煙霧信號進行判斷，即每一次應(yīng)急照明時間持續(xù)90MIN，直到系統(tǒng)做出下一次判斷結(jié)果。P00/AD039P01/AD138P02/AD237P03/AD336P04/AD435P05/AD534P06/AD633P07/AD732P20/A821P21/A922P22/A1023P23/A1124P24/A1225P25/A1326P26/A1427P27/A1528P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL119XTAL218RST9PSEN29ALE30EA31P101P112P123P134P145P156P167P178U傳傳傳傳傳傳VCCK1LS1Q3Q2R2VCCQ1VCCR1傳傳傳傳傳圖39應(yīng)急照明及報警電路圖上圖39所示為應(yīng)急照明及報警電路圖，圖中紅、黃、綠三個發(fā)光二極管為共陽接法，所以當端口為低電平時被點亮，具體工作工程如下當系統(tǒng)狀態(tài)為00時，表示正常，80C51的P22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，P23口變?yōu)榈碗娖?，P20口變?yōu)楦唠娖?，黃燈亮，三極管Q1被接通，蜂鳴器報警；當系統(tǒng)狀態(tài)為11時，表示發(fā)生火災(zāi)，P24口變?yōu)榈碗娖?，P21口變?yōu)楦唠娖剑t燈亮，三極管Q2接通，由于三極管Q2的接通使三極管Q3也接通，使應(yīng)急照明電路接通。4火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)軟件設(shè)計41火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)程序設(shè)計411主程序流程圖為了便于系統(tǒng)維護，在火災(zāi)應(yīng)急照明系統(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。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能。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)判斷與應(yīng)急照明