基于80c51单片机智能火灾语音报警系统设计(编辑修改稿)

基于80c51单片机智能火灾语音报警系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

隧道、大型船舶、高层建筑都应该安装。 它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。 15 第 3 章 火灾报警系统硬件设计 系统核心芯片选择 传感器介绍 AD590 温度传感器 要准确地进行火灾报警 ， 选择合适的温度和烟雾传感器是准确报警的前提。 综合考虑各因素 ， 本文选择集成温度传感器 AD590 和气体传感器 TGS202 用作采集系统的敏感元件。 AD590 是美国 Analog Devices 公司生产的一种电流型二端温度传感器。 电路如图 31 所示。 由于 AD590 是电流型温度传感器 ， 他的输出同绝对温度成正比 ， 即 1μA/k， 而数模转换芯片 ADC0809 的输入要求是电压量 [2]， 所以在 AD590 的负极接出一个 1kΩ的电阻 R 和一个 100Ω的可调电阻 W ， 将电流量变为电压量送入 ADC0809。 通过调节可调电阻 ， 便可在输出端 VT 获得与绝对温度成正比的电压量 ， 即 10 mV/K。 图 31 AD590 应用电路图 AD590 有以下特点： AD590 的测温范围 55℃～ +150℃。 AD590 的电源电压范围为 4V30V。 电源电压可在 4V6V 范围变化，电流 TI 16 变化 1 A ，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 输出电阻为 710MΩ； 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177。 ℃。 TGS202 气体传感器 火灾中气体烟雾主要是 CO2 和 CO。 TGS202 气体传感器能探测 CO2, CO, 甲烷、煤气等多种气体 ,他灵敏度高 ,稳定性好 ,适合于火灾中气体的探测。 如图 32 所示 ,当 TGS202 探测到 CO2或 CO 时 ,传感器的内阻变小 ,VA 迅速上升。 选择适当的电阻阻值 ,使得当气体浓度达到一定程度 (如 CO浓度达到 0106%)时 ,VA 端获得适当的电压。 图 32 TGS202 应用电路图 ISD1420 语音芯片 ISD1420 引脚 17 图 3 3 ISD1420 引脚 ISD1420 各引脚及其功能介绍 电源（ VCCA， VCCD） ： 芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上，这样可使噪声最小。 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，而去耦电容应尽量靠近芯片。 地线（ VSSA， VSSD） ： 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线，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（不管芯片处在节电状态还是正在放音），芯片即开始录音。 边沿触发放音（ /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） ： 此端是前置放大器的反向输入。 当以差分形式连接话筒时 ，可减小噪声，提高共模抑制比。 自动增益控制（ AGC） ： AGC 动态调节器整前置境益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量（从耳语到喧哗嚣声）时失真都能保持最小。 模拟输出（ ANA OUT） ： 前置放大器输出 .前置电压增益取决于 AGC 端的电平。 模拟输入（ ANA IN） ： 此端即芯片录音 的输入信号。 对话筒输入来说， ANA OUT 端应通过外接电容连至本端。 喇叭输出（ SP+、 SP） ： 这对输出端能驱动 16Ω 以上的喇叭。 单端使用时必须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高 4 倍。 录音时 ,它们都呈高阻态。 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。 输入时钟的占空比无关紧要，因为内部首先进行了分频。 地址（ A0~A7） ： 地址端有两个作用，取决于最高（ MSB）两位 A A6 的状态。 18 语音段的寻址 语音芯片 与单片机的连接，常通过串行口来实现，串行口也可以通过辅助电路分时多用。 定义好串行口的工作方式（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 申请中断，响应中断后， CPU 便可以从串行数据中识别出语音段编号，输出语音信号。 发送结束，中断由软件清零。 80C51 芯片 80C51 芯片的引脚及功能 图 34 80C51 芯片的引脚图 19 下面按引脚功能分为 4 个部分叙述个引脚的功 能。 （ 1）电源引脚 VCC 和 VSS VCC（ 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 XTAL2 XTAL1（ 19 脚）：接外部石英晶体的一端。 在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，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的输入端。 XTAL2（ 18 脚）：接外部晶体的另一端。 在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚作为外部振荡信号的 输入端。 对于 CHMOS 芯片，该引脚悬空不接。 （ 3）控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与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的上电复位或掉电保护端。 当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，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，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（ +5V）为内部 RAM 供电，以保证 RAM中的数据不丢失。 （ B） ALE/ P （ 30脚）：当访问外部存储器时， ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在 P0口的低 （ C） PSEN(29 脚 ):片外程序存储器读选通输出端 ,低电平有效。 当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期 PESN 两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。 当访问外部数据存储器期间， 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储器 4KB（ MS— 52 子系 列为 8KB）。 若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。 当 EA 端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。 对于片内含有 EPROM 的单片机，在 EPROM 编程期间，该引脚用于接 21V的编程电源 Vpp。 20 （ 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）： ～ 统称为 P0口。 当不接外部存储器与不扩展 I/O 接口时，它可作为准双向 8 位输入 /输出接口。 当接有外部程序存储器或扩展 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 的单片机，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）： ～ 统称为 P1 口，可作为准双向 I/O 接口使用。 对于 MCS— 52 子系列单片机， 和 还有第 2功能： 口用作定时器 /计数器 2 的计数脉冲输入端 T2； 用作定时器 /计数器 2 的外部控制端T2EX。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时， P0 口接收输入的低 8位地址。 (C)P2 口（ 21脚～ 28 脚）： ～ 统称为 P2 口，一般可作为准双 向 I/O接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 接口且寻址范围超过 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口接收输入的 8位地址。 (D)P3 口（ 10 脚～ 17脚）： ～ 统称为 P3口。 它为双功能口，可以作为一般的准双向 I/O 接口，也可以将每 1位用于第 2功能，而且 P3 口的每一条引脚均可独立定义为第 1 功能的输入输出或第 2 功能。 P3 口的第 2 功能见下表 表 1 单片机 管脚含义 引脚 第 2功能 RXD（串行口输入端 0） TXD（串行口输出端） INT0（部中断 0 请求输入端，低电平有效） INT1（中断 1 请求输入端，低电平有效） T0（时器 /计数器 0 计数脉冲端） T1（时器 /计数器 1 数脉冲端） WR（部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效） RD（部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效） 21 综上所述， MCS— 51 系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点： 1).单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚具有第 2功能； 2).单片机对外呈 3 总线形式，由 P P0口组成 16位地址总线；由 P0 口分时复用作为数据总线。 ． 4 A/D 转换芯片 在单片机控制系统中，控制或测量对象的有关变量，往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、位移、速度等物理量。 但是大多数单片机本身只能识别和处理数字量，因此必须经过模拟量到数字量的转换 (A／ D 转换 )，才能够实现单片机对被控对象的识别和处理。 完成 A／ D转换的器件即为 A／ D转换器。 A／ D 转换器的主要性能参数有： (1) 分辨率分辨率表示 A／ D 转换器对输入信号的分辨能力。 A／ D 转换器 的分辨率以输出二进制数的位数表示； (2) 转换时间转换时间指 A／ D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。 不同类型的转换器转换速度相差甚远； (3) 转换误差转换误差表示 A／ D 转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别，常用最低有效位的倍数表示； (4) 线性度线性度指实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。 目前有很多类型的 A／ D 转换芯片，它们在转换速度、转换精度、分辨率以及使用价值上都各具特色，综合全部因素设计决定采用美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道 ， 8 位逐次逼近式 A/D转换器 ADC0809。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 是目前国内应用最广泛的 8位通用 A/D芯片 . A/D转换电路采用了常用的 8位 8通道数模转换专用芯片 ADC0809， ADC0809由 8路模拟开头、地址锁存与译码器、 8位 A/D转换器和三态输出锁存缓冲器组成，芯片引脚图如图 35所示。