基于单片机火灾报警专业系统设计.doc

本科毕业论文（设计）题目：基于单片机智能火灾语音报警系统设计 学 校：宝鸡文理学院系 （院）：电子电气工程学院姓 名：学 号：专 业：通信工程指导老师：完成日期：-4-20 摘 要 现在，伴随电子产品在人类生活中使用越来越广泛，由此引发火灾也越来越多，在我们生活四面四处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾和降低火灾造成损失，我们必需根据“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消亡在萌芽状态，最大程度地降低社会财富损失。本文设计了一个基于单片机8051、集成语音芯片ISD1420、AD转换器, 集成温度传感器AD590 和气体传感器TGS202等,利用多传感器信息融合技术,完成语音报警实用、可靠单片机语音自动报警系统,着重讲述了该系统组成形式及工作原理。实践表明,单片机技术在系统报警和其它部分自动控制领域中有着广泛应用前景。该系统能自动完成对布测点检测，确定火警后能自动报警，并显示火情点，统计火灾发生时间。本系统可安装在各防火单位，它负责不停地向所监视现场发车巡检信号，监视现场温度、浓度等，并不停反馈给报警控制器，控制器将接到信号和内存正常整定值比较、判定确定火灾。当发生火灾时，可实现语音报警、故障自诊疗、浓度显示、报警限设置、延时报警等，是一个结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化烟雾传感器，含有一定实用价值。关键词 ： 火灾报警 ; 单片机 ; 传感器 AbstractNow, with electronic products used in human life more and more widely, the resulting fire, more and more, we live in fire hazards lurking around everywhere. To avoid fires and reduce fire losses, we must follow the hidden dangers fire in prevention is better than disaster relief, the responsibility is extremely heavy, the concept design and improvement of automatic fire alarm system, fire nipped in the bud, the maximum reduce the loss of social wealth.This paper design a method that use single chip computer and digital voice chip ISD1420 to realize remote voice alarm, gives out the hardware structure and software of system, Based on the single-chip microcomputer 80C51, and speech chip ISD1420,temperature sensor AD590 and gas sensor TGS202 are used, and the multi-sensors information processing method is adopted . Practice the enunciation, The single-chip microcomputer technique has the extensively applied foreground in system alarm and other automatic control realm.This system can automatically to monitor the points which are acute to temperature. It can also send out alarm, show the points and record the occurring time when a fire has broke out. The system can be installed in all fire units, which is responsible for continuously monitoring the site to start the inspection signal, monitor the site of temperature, concentration, and continuous feedback to the alarm controller, the controller will receive the signal and the normal memory setting value was determined by comparing to determine the fire. When fire occurs, can achieve sound and light alarm, fault diagnosis, concentration display, alarm limit settings and delay alarm is a simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive, intelligent smoke sensor, has some practical value.Keywords ： Fire alarm ; MCU ; Transducer 目 录 第1章 绪论1.1 概述1.2 中国外研究现实状况1.3 课题研究背景及意义 第章 火灾报警系统整体方案设计2.1 火灾产生原理和过程2.2 系统整体方案设计2.21 系统总体功效概述2.22 系统硬件总体构架 2.22 系统软件总体构架2.3 火灾报警系统类型2.4 火灾报警系统原理第3章 火灾报警系统硬件设计3.1 系统关键芯片选择3.11 传感器介绍 3.12 ISD1420语音芯片 3.13 80C51介绍 3.14 AD转换芯片 3.15 数码管显示电路3.2 单片机外围接口电路3.3 信号处理电路3.4 数据采集电路3.5 报警电路3.5. 1 语音报警电路3.5. 2 光报警电路3.6 数码管显示电路第4章 火灾报警系统软件设计4.1 软件开发环境4.2 火灾报警系统程序设计 4.21 主程序步骤图 4.22 主程序初始化步骤图4.23 数据采集子程序4.24 火灾判定和报警程序参考文件致谢附录1附录2绪论1.1 概述无线火灾传感器硬件和软件平台设计对于整个系统开发和应用至关关键，作为整个系统底层支持，其肯定向微型化、高度集成化、网络化、节能化、智能化方向发展，近几年，伴随计算机成本下降和微处理器体积缩小，开发和结构火灾智能无线报警系统将有宽广应用前景。工程试验结果充足显示了技术可行性和实现有效性。伴随智能楼宇技术应用快速发展，商业市场对火灾报警器需求不停增加，现在关键使用是智能型总线制分布式计算机系统火灾报警系统，即使在系统安装方面比过去大大方便，但仍然不能满足现代需要，其安装成本约占设备成本33%70%。而无线火灾报警系统能够满足现在要求，它含有安装轻易、快捷、廉价、无需布线、对建筑物表面最小破坏性、对功效改变易适应性等特点。相关资料统计表明：通常安装了火灾自动报警系统场所，发生了火灾一股地说全部能及早报警，不会酿成重大火灾。1.2 中国外研究现实状况依据现代战争突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战火灾自动报警系统已经有百余年发展历史，19世纪40年代美国诞生火灾报警装置标志着火灾自动报警系统首次进入大家视野1。1890年在英国，感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统，标志着火灾自动报警系统发展走上正轨2。以后，伴随世界科技取得了突飞猛进进步和多种新兴技术出现和发展，火灾监测技术也对应快速发展，多种类型火灾探测器相继问世，并日臻完善，火灾自动报警系统也在此基础上逐步地蓬勃发展起来，其发展过程能够分为以下多个阶段:第一阶段，从19世纪40年代至20世纪40年代，火灾报警系统处于发展初级阶段，采取探测器关键是感温式探测器，它经过采集温度信号，然后判定是否超出设定阂值，从而判定是否有火灾发生。这一阶段，火灾报警系统简单，仅靠单一温度参量进行火灾判定。不过它易受环境中其它干扰源影响，灵敏度低，响应速度慢，无法判定阴燃火灾，也无法满足智能化火灾报警系统要求。第二阶段，20世纪40年代末，瑞士物理学家 Emst Meili研究离子感烟探测器推出以后，引发了大家对离子感烟探测器重视，随即感烟探测器得到广泛应用，并逐步占据了绝大部分市场，迫使感温式探测器退居其次；到70年代末，光电式感烟探测器在光电技术基础上发展起来，并很快得到大力发展，它使用寿命长，抗干扰能力强，没有离子感烟探测器放射性问题。在这一阶段，火灾报警系统普遍采取多线制布局方法，布线、调试、系统可靠性是系统发展瓶颈。第三阶段，20世纪80年代早期，总线型火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域中迈出了一大步，并得到了较普遍应用。它使得布线工作量显著降低，安装调试愈加轻易，更能正确报警定位。不过这一时期火灾报警系统智能化水平不高，采取有线连接对工程要求高。第四阶段，从20世纪80年代中后期开始，伴随计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术快速发展，火灾自动报警系统步入智能化时代，智能化火灾报警系统快速发展起来，多种智能型火灾自动报警系统相继出现。模拟量可寻址技术应用使得火灾报警系统安全性、正确性和智能性有了很大提升，在火灾自动报警系统发展史上含有里程碑意义3。多年来，采取无线通信方法火灾自动报警系统在国外悄然兴起。这种系统引入了无线电通信技术，利用无线通信方法替换传统有线通信方法，将大多电器装置经过无线连接方法进行信息传输和控制，适适用于各类建筑和场所。无线火灾自动报警系统起初仅用于特殊场所，如博物馆、名胜古迹等不宜布线场所，而且其价格也比较高4。伴随科技进步和元器件成本降低，无线火灾自动报警系统研发和生成成本也随之降低，它在性能和价格上全部含有很强竞争力，其市场潜力已经崭露头角5。在中国，采取无线通信方法火灾自动报警系统日益受到重视。因为其含有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适适用于很多场所，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段建筑物、医院等。火灾自动报警系统智能性关键表现在火灾判决和统筹管理方面，通常分为分散式、集中式和分布式，分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成，由探测节点完成火灾状态判定;集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点组成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判定火灾状态；分布式系统控制器和探测节点均为智能型，也是以后火灾自动报警系统发展方向6。1. 课题研究背景和意义在多种灾难中，火灾是最常常、最普遍地威胁公众安全和社会发展关键灾难之一。火灾是世界上发生频率较高一个灾难，几乎天天全部有火灾发生。据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)统计资料”，全球每十二个月大约发生火灾600万至700万次，全球每十二个月死于火灾人数约为65000至75000人。其中，欧美地域发生火灾较多，死亡人数却相对较少，这和欧美发达国家生活水平和消防技术和设施相关;相比较而言，亚洲地域发生火灾次数较少，但死亡人数较多，这和亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等原因相关。据统计，中国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失靠近3.2亿元。进入90年代，尤其是1993年以来，火灾造成直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡多人。伴随经济和城市建设快速发展，城市高层、地下和大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾发生数量及其造成损失呈逐年上升趋势。一旦发生火灾，将对人生命和财产造成极大危害7。严峻事实证实，伴随社会和经济发展，社会财富日益增加，火灾给人类、社会和自然造成危害范围不停扩大，它不仅毁坏物质财产，造成社会秩序混乱，还直接危胁生命安全，给大家心灵造成极大伤害。残酷现实让大家逐步认识到监控预警和消防工作关键性，良好监控系统和立即报警机制能够大大降低人员伤亡，为社会降低无须要损失8。火灾自动报警系统(FAS)就是为了满足这一需求而研制出，而且其本身技术水平也在伴随大家需求不停地提升，在功效、结构、形式等方面不停地完善。火灾自动报警系统能快速监测火情，可发觉大家不易发觉火灾早期特征，可将火灾带来生命财产损失降到最低程度。火灾发生早期，会使得燃烧物质分解，析出大量有毒气体CO，大家可能在毫无觉察火情情况下就发生了CO中毒，从而无力逃生，火灾自动报警系统可监测到CO浓度改变，为大家提供CO浓度超标报警信息，通知大家立即疏散9。火灾自动报警系统可作为城市消防系统单元，经过城市消防专用网和城市消防报警中心联网，立即将报警信息传输到消防报警中心，城市消防报警中心会自动查找到火灾发生位置，并为消防队员制订消防路线图，方便消防队员能够快速抵达火灾地点10。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和正确报警，有着预防和降低火灾危害、保护人身安全和财产安全关键意义，有着很大经济效益和社会效益。第章 火灾报警系统整体方案设计2.1火灾产生原理及过程火灾是一个失去人为控制由燃烧造成灾难，产生火灾基础要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中氧气。依据可燃气体和空气混合方法不一样有两种燃烧方法，假如在燃烧前，可燃气就和空气均匀混和，则称之为预混燃烧；假如可燃气体和空气分别进入燃烧区边混合边燃烧，则称之为扩散燃烧。液体和固体是凝聚态物质，难和空气均匀混合，它们燃烧基础过程是当从外部获取一定能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体(如CO、H2等)分子团、灰烬和未燃烧物质颗粒悬浮在空气中，称之为气溶胶。通常气溶胶分子较小(直径0.01m)。在产生气溶胶同时，产生分子较大(直径0.01一10m)液体或固体微粒，称为烟雾。可燃气体和空气混合，在较强火源作用下产生预混燃烧。着火后，燃烧产生热量使液体或固体表面继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线火焰，散发出大量热量11。这些热量经过可燃物直接燃烧、热传导、热辐射和热对流，使火从起火部位向周围蔓延，造成了火势扩大，形成火灾。其中气溶胶、烟雾、火焰和热量全部称为火灾参量，经过对这些参量测定便可确定是否存在火灾。依据火灾发生时产生现象不一样，能够将火灾分为慢速阴燃、明火和快速发展火焰等。阴燃就是在疏松或颗粒介质中形成缓慢进行热解和氧化反应，它能长时间自行维持并传输，当条件发生改变时，或自行熄灭，或转化为明火。明火则是火灾发生时燃烧火焰产生热量使液体或固体表面放出可燃气体，并形成扩散燃烧，同时发出含有红、紫外线火焰。快速发展火焰则是火灾扩散速度尤其快，这种类型火灾通常为空气中混有大量可燃气体。经过大量研究表明阴燃是诱发怒灾关键原因12。总来说，一般可燃物在燃烧时表现为以下形式：首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气充足条件下才能达成全部燃烧，产生火焰，发出可见光和不可见光，并散发出大量热，使环境温度升高。起火过程中，起初和阴燃两个阶段所占时间比较长，即使产生大量烟雾，不过环境温度不太高，若探测器就应该以后阶段开始进行探测，就能够火灾损失控制在最小程度。火焰燃烧后，快速蔓延，产生大量热使得环境温度升高，假如能将这时能够探测到有效地温度值，就能够比较立即地控制火灾。起火过程曲线图2.1所表示13。图2.1 起火过程曲线2.2 系统总体方案设计2.2.1 系统总体功效概述火灾报警系统通常由火灾探测器、报警器组成。火灾探测器经过对火灾发出物理、化学现象气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温度）、光（火焰）探测，将探测到火情信号转化成火警电信号传输给火灾报警控制器。报警器将接收到火警信号后经分析处剪发出报警信号，警示消防控制中心值班人员，并在屏幕上显示出火灾位置。整体电路框图图2-所表示 ：图2- 系统原理及组成框图传感器放大电路A/D转换单片机状态指示灯声音报警浓度显示按键串口通信2.2.2 系统硬件总体构架报警系统关键由数据采集模块、单片机控制模块、声光报警模块组成。图2.3为火灾报警系统结构框图14图2.3 系统结构框图单片机是整个报警系统关键，系统工作原理是：先经过传感器 (包含温感和烟感)将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号，调理电路将传感器输出电信号进行调理(放大、滤波等)，使之满足A /D转换要求 ,最终由A /D转换电路 ,完成将温度传感器和烟雾传感器输出模拟信号到数字信号转换，单片机判定现场是否发生火灾。假如发生火灾，系统以声光形式报警。本文设计用于小型防火单位单片机火灾报警系统含有以下特点: (1)能对室内烟雾(CO2, CO) 及温度突变进行报警,含有声、光双重报警功效。(2)系统故障报警功效。当系统出现硬件故障时，能发出故障报警信号。(3)异常报警功效。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时，能发出异常报警信号，引发大家注意，尽可能避免火灾发生。(4)火灾报警功效。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时，能立即发出语音、光火灾警报15 。据类似本系统报警器现场模拟试验表明, 本系统安全可靠, 误报率低。且因为其体积小、操作维护方便、成本低廉等, 含有宽广应用前景。 2.2.2 系统软件总体构架为了便于系统维护和功效扩充，采取了模块化程序设计方法，系统各个模块具体功效全部是经过子程序调用实现。本系统关键包含数据采集子程序、火灾判定和报警子程序等，系统程序步骤图图2.4所表示。图2.4 程序步骤图 为了降低误报率，系统采取数次采集、数次判定方法。每次数据采集后依据得到数据对现场情况进行判定，然后综合数次判定结果做出最终火情判定。主程序是一个无限循环体，其步骤是：首先在上电以后系统各部分包含单片机各个端口输入输出设置、外围驱动电路和数据存放电路等完成初始化，其次是对芯片内程序进行初始化，接下来实施火灾报警系统中数据采集任务，数据通信任务和查询判定任务。2.3 火灾报警系统类型 依据火灾报警系统中所使用探测器种类不一样，火灾报警系统能够分为以下四种：（1）感温型火灾报警系统 因为火灾发生时燃烧物会产生大量热量，使得周围温度快速改变。感温型火灾报警系统就是经过判定周围温度改变而产生响应火灾报警系统，再把温度改变转换为电信号以达成判定报警目标。依据探测温度参数不一样，通常能够将感温型火灾报警系统分为定温式、温差式等多个。(2)感烟型火灾报警系统烟雾是早期火灾关键特征之一。在火灾发生早期，因为温度比较低，很多物质全部处于阴燃阶段，产生大量烟雾。感烟型火灾报警系统就是对空气中可见或不可见烟雾粒子进行探测，然后将烟雾浓度改变转换为电信号来触发报警。感烟型火灾报警系统关键有激光感烟式、光电感烟式和离子感烟式等。（3）感光型火灾报警系统 物质燃烧不仅会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见光辐射。感光型火灾报警系统就是经过响应火灾中产生光特征，即扩散火焰光强度和闪烁频率，来触发报警系统。依据感应敏感波长，能够将感光型火灾报警系统分为对波长较短光辐射敏感紫外报警系统和对波长较长光辐射敏感红外报警系统。（4）复合型火灾报警系统 假如报警系统同时对温度、烟雾和光辐射中两种或两种以上参数做出响应，那么它就是复合型火灾报警系统。现在复合型火灾报警系统有感温感烟型、感烟感光型、感温感光型等多个形式。2.4 火灾探测器原理 火灾发生时，肯定会伴伴随产生烟雾、高温和火光，探测器对这些全部很敏感。当有烟雾、高温、火光产生时候，它就改变平时正常状态，引发电流、电压或机械部分发生改变或位移，再经过放大、传输等过程发出警报声，有还能同时发出灯光信号并显示发生火灾部位、地点。火灾探测器关键分感烟、感温、光辐射三大类：（1）感烟探测器。一个是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生正负离子，在电场作用下各向正负电极移动。在正常情况下，内外电离室电流、电压全部是稳定。一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子正常运动，电流、电压就有所改变，破坏了内外电离室之间平衡，于是就发出了信号。还有一个叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，日常光源发出光，经过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，假如有烟雾从中阻隔，抵达光敏元件上光就显著减弱，于是光敏元件就把光强改变变成电改变，经过放大电路向大家报警。还有一个叫管道抽吸式感烟探测器，她工作原理和光电感应探测器中另一个散射型相同，经过烟雾反射或散射产生光敏电流，关键用在船舶上。多年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不一样是光源改用激光束。这种探测器采取半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。（2）感温探测器。一个是利用金属热胀冷缩特征。正常情况下，探测器电路断开，当温度升到一定值时，因为金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一个是利用一些金属易熔特征，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它熔点（7090）时，金属熔化，借助弹簧作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这两种探测器全部属定温型，即当外界温度超出某一限值时就会报警；还有一类是差温型，升温速度超出特定值时，便会感应报警。如将二者结合起来，便成为差定温组合式。（3）光辐射探测器。一个是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向大家报警。另一个是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中紫外光，使紫外光敏管电极激发出离子，经过继电器等，就能打开开关电路报警。 火灾报警器是关键安全设备，一切关键场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑全部应该安装。它还能够和自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火“自动消防队”。第3章 火灾报警系统硬件设计3.1 系统关键芯片选择3.1.1 传感器介绍3.1.1.1 AD590温度传感器要正确地进行火灾报警， 选择适宜温度和烟雾传感器是正确报警前提。综合考虑各原因，本文选择集成温度传感器AD590 和气体传感器TGS202 用作采集系统敏感元件。AD590是美国Analog Devices企业生产一个电流型二端温度传感器。电路图3-1所表示。因为AD590 是电流型温度传感器，她输出同绝对温度成正比，即1A/k，而数模转换芯片ADC0809 输入要求是电压量2，所以在AD590 负极接出一个1k电阻R和一个100可调电阻W ，将电流量变为电压量送入ADC0809。经过调整可调电阻，便可在输出端VT 取得和绝对温度成正比电压量，即10 mV/K。图3-1 AD590应用电路图AD590有以下特点：1、AD590测温范围-55+150。 2、AD590电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围改变，电流改变1，相当于温度改变1K。AD590能够承受44V正向电压和20V反向电压，所以器件反接也不会损坏。3、输出电阻为710M；4、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线形误差0.3。3.1.1.2 TGS202气体传感器火灾中气体烟雾关键是CO2 和CO。TGS202气体传感器能探测CO2, CO, 甲烷、煤气等多个气体,她灵敏度高,稳定性好,适合于火灾中气体探测。图3-2所表示,当TGS202探测到CO2或CO时,传感器内阻变小,VA快速上升。选择合适电阻阻值,使适当气体浓度达成一定程度(如CO浓度达成0106%)时,VA 端取得合适电压。图3-2 TGS202应用电路图3.1.2 ISD1420语音芯片3.1.2.1 ISD1420引脚图3 -3 ISD1420引脚3.1.2.2 ISD1420各引脚及其功效介绍电源（VCCA，VCCD）：芯片内部模拟和数字电路使用不一样电源总线，而且分别引到外封装上，这么可使噪声最小。模拟和数字电源端最好分别走线，尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容应尽可能靠近芯片。地线（VSSA，VSSD）：芯片内部模拟和数字电路也使用不一样地线，这两个脚最好在引脚焊盘上相连。录音（/REC）：低电平有效。只要/REC 变低（不管芯片处于节电状态还是正在放音），芯片即开始录音。边缘触发放音（/PLAYE）：此端出现下降沿时，芯片开始放音。电平触发放音（/PLAYL）：此端出现下降沿时，芯片开始放音。 录音指示（/RECLED）：处于录音状态时，此端为低，可驱动 LED。话筒参考（MIC REF）：此端是前置放大器反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提升共模抑制比。自动增益控制（AGC）： AGC 动态调整器整前置境益以赔偿话筒输入电平宽幅改变，使得录制改变很大音量（从耳语到喧哗嚣声）时失真全部能保持最小。模拟输出（ANA OUT）：前置放大器输出.前置电压增益取决于AGC 端电平。模拟输入（ANA IN）：此端即芯片录音输入信号。对话筒输入来说，ANA OUT 端应经过外接电容连至本端。喇叭输出（SP+、SP-）：这对输出端能驱动16以上喇叭。单端使用时必需在输出端和喇叭间接耦合电容,而双端输出既不用电容又能将功率提升4倍。录音时,它们全部呈高阻态;节电模式下,它们保持为低电平。外部时钟（XCLK）：此端内部有下拉元件，不用时应接地。输入时钟占空比无关紧要，因为内部首优异行了分频。地址（A0A7）：地址端有两个作用，取决于最高（MSB）两位 A7、A6 状态。3.1.2.3 语音段寻址语音芯片和单片机连接，常经过串行口来实现，串行口也能够经过辅助电路分时多用。定义好串行口工作方法（串行口控制寄存器SCON字节地址为98H，可位寻址），当由按键输入或其它需要语音输出时，串行口向CPU申请中止，响应中止后，CPU便能够从串行数据中识别出语音段编号，输出语音信号。发送结束，中止由软件清零。3.1.3 80C51芯片3.1.3.1 80C51芯片引脚及功效图3-4 80C51芯片引脚图下面按引脚功效分为4个部分叙述个引脚功效。（1）电源引脚VCC和VSSVCC（40脚）：接+5V电源正端；VSS（20脚）：接+5V电源正端。（2）外接晶振引脚XTAL1和XTAL2XTAL1（19脚）：接外部石英晶体一端。在单片机内部，它是一个反相放大器输入端，这个放大器组成采取外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号输入端。XTAL2（18脚）：接外部晶体另一端。在单片机内部，接至片内振荡器反相放大器输出端。当采取外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号输入端。对于CHMOS芯片，该引脚悬空不接。（3）控制信号或和其它电源复用引脚 控制信号或和其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4种形式。（A）RST/VPD（9脚）：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现连续两个机器周期高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。当VCC发生故障，降低到低电平要求值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为内部RAM供电，以确保RAM中数据不丢失。（B）ALE/ P （30脚）：当访问外部存放器时，ALE（许可地址锁存信号）以每机器周期两次信号输出，用于锁存出现在P0口低（C）PSEN(29脚):片外程序存放器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存放器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以经过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存放器期间，PESN信号将不出现。（D）EA/Vpp（31脚）：EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存放器4KB（MS52子系列为8KB）。若超出该范围时，自动转去实施外部程序存放器程序。当EA端保持低电平时，不管片内有没有程序存放器，均只访问外部程序存放器。对于片内含有EPROM单片机，在EPROM编程期间，该引脚用于接21V编程电源Vpp。（4）输入/输出（I/O）引脚P0口、P1口、P2口及P3口(A)P0口（39脚22脚）：P0.0P0.7统称为P0口。当不接外部存放器和不扩展I/O接口时，它可作为准双向8位输入/输出接口。当接有外部程序存放器或扩展I/O口时，P0口为地址/数据分时复用口。它分时提供8位双向数据总线。对于片内含有EPROM单片机，当EPROM编程时，从P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。(B)P1口（1脚8脚）：P1.0P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对于MCS52子系列单片机，P1.0和P1.1还有第2功效：P1.0口用作定时器/计数器2计数脉冲输入端T2；P1.1用作定时器/计数器2外部控制端T2EX。对于EPROM编程和进行程序校验时，P0口接收输入低8位地址。(C)P2口（21脚28脚）：P2.0P2.7统称为P2口，通常可作为准双向I/O接口。当接有外部程序存放器或扩展I/O接口且寻址范围超出256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址。对于EPROM编程和进行程序校验时，P2口接收输入8位地址。(D)P3口（10脚17脚）：P3.0P3.7统称为P3口。它为双功效口，能够作为通常准双向I/O接口，也能够将每1位用于第2功效，而且P3口每一条引脚均可独立定义为第1功效输入输出或第2功效。P3口第2功效见下表 表1 单片机P3.0管脚含义引脚第2功效P3.0RXD（串行口输入端0）P3.1TXD（串行口输出端）P3.2INT0（部中止0请求输入端，低电平有效）P3.3INT1（中止1请求输入端，低电平有效）P3.4T0（时器/计数器0计数脉冲端）P3.5T1（时器/计数器1数脉冲端）P3.6WR（部数据存放器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7RD（部数据存放器读选通信号输出端，低电平有效）总而言之，MCS51系列单片机引脚作用可归纳为以下两点：1).单片机功效多，引脚数少，所以很多引脚含有第2功效；2).单片机对外呈3总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用作为数据总线。3.14 A/D转换芯片在单片机控制系统中，控制或测量对象相关变量，往往是部分连续改变模拟量，如温度、压力、流量、位移、速度等物理量。不过大多数单片机本身只能识别和处理数字量，所以必需经过模拟量到数字量转换(AD转换)，才能够实现单片机对被控对象识别和处理。完成AD转换器件即为AD转换器。AD转换器关键性能参数有：(1) 分辨率分辨率表示AD转换器对输入信号分辨能力。AD转换器分辨率以输出二进制数位数表示；(2) 转换时间转换时间指AD转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定数字信号所经过时间。不一样类型转换器转换速度相差甚远；(3) 转换误差转换误差表示AD转换器实际输出数字量和理论上输出数字量之间差异，常见最低有效位倍数表示；(4) 线性度线性度指实际转换器转移函数和理想直线最大偏移。现在有很多类型AD转换芯片，它们在转换速度、转换精度、分辨率和使用价值上全部各具特色，综合全部原因设计决定采取美国国家半导体企业生产CMOS工艺8通道，8位逐次迫近式A/D转换器ADC0809。其内部有一个8通道多路开关，它能够依据地址码锁存译码后信号，只选通8路模拟输入信号中一个进行A/D转换。是现在中国应用最广泛8位通用A/D芯片.A/D转换电路采取了常见8位8通道数模转换专用芯片ADC0809，ADC0809由8路模拟开头、地址锁存和译码器、8位A/D转换器和三态输出锁存缓冲器组成，芯片引脚图图3-5所表示, 内部结构图图3-6所表示。图3-5 ADC0809引脚图 图3-6 ADC0809内部结构图ADC0809引脚功效:D7-D0 ：8位数字量输出引脚IN0-IN7 ：8位模拟量输入引脚VCC ：+5V工作电压GND ：地REF（+） ：参考电压正端REF（-） ：参考电压负端START :A/D转换开启信号输入端ALE ：地址锁存许可信号输入端ADC0809关键性能指标为:（1）分辨率为8位。（2）最大不可调误差：ADC0809为1LSB。（3）单电源+5v供电，基准电压由外部提供，经典值为+5v，此时许可输入模拟电压为05V。（4）含有锁存控制8路模拟选通开关。（5）可锁存三态输出，输出电平和TTL电平兼容。（6）转换速度取于决芯片时钟频率。当初钟频率500KHz时，转换时间为128s。 3.1.5 数码管显示电路ICM7218 是INTERSIL企业生产一个性能价格比较高通用8 位L ED 数码管驱动电路, 28 脚双列封装,是一个多功效L ED 数码管驱动芯片,可和多个单片机接口使用。ICM7218 输出可直接驱动L ED显示器,不需外接驱动电路,工作电压为+5V,其组成显示电路结构简单,使用方便。一样由单片机向ICM7218写控制字及数据，编程部分像给外部RAM写数据一样简单。当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定方法接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路控制下，按设定译码模式，以动态扫描显示方法向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。其引脚图和内部框图图3-7所表示。图3-7 ICM7218引脚图及内部框图3.2 单片机外围接口电路3.2.1晶振电路晶振电路为单片机80