四川理工学院本科毕业设计（论文）
图3-6 80C51晶振和复位电路原理图
3.2.3 信号处理电路
传感器输出信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。本系统采用的半导体烟雾传感器属于电阻型，因此只需要串联一个参考电阻，在经过一个放大电路即可发送给ADC采集。由于系统采用的是单极性供电，所以采用同向比例放大电路，可以减少硬件的开销；反之，如果擦药反向放大，则一般需要利用双极性供电，这就是需要系统额外的利用变压芯片产生一个负压，这显然会酿成浪费。常见的运算放大器中，LM324价格低廉、使用简单等优点比较突出，所以本设计中的前置放大电路采用LM324作为电路的运算放大器。
LM324是单片机高增益四运算放大器，可在较宽电压范围的单电源或双电源下工作，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入流电阻式文档补偿的，也不需要外接频率补偿，可做到输出电平与数字电路的兼容。
下面介绍运算放大电路：
从传感器的上端出来的信号Vi经过运算放大器的同向输入端，但是为保证引入的是负反馈，输出电压Vo通过电阻R4接到反相输入端，同时，反相输入端通过电阻R3接到参考电压Vref。
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何凡：基于单片机的火灾报警系统设计
同相比例运算电路中反馈的组态为电压串联负反馈，同样可以利用理想运放工作在线性区时的两个特点来分析其电压放大倍数。根据放大的“虚段”和“虚断”的特点可知，i-=i+=0，
所以V-=Vo*R3/R3+Vref*R4/R3+R4 而且V-=V+=Vi
Vo=Vi*（R3+R4）/R3 由以上两式可求出Vo=Vref+R4/R3
(3-2) (3-3)
(3-1)
所以本放大电路的放大倍数A=1+R4/R3，此放大电路为同相比例放大电路，它的放大倍数总是大于或等于1。同相比例运算电路有以下几个特点：
（1）同相比例运算放大电路时一个深度的电压串联负反馈电路。因为在“虚地”现象，所以其输入端有较高的共模输入 电压。
（2）电压放大倍数A=1+R4/R3，即输出电压与输入电压的幅值成正比且相位相同，所以此电路实现了同相比例放大。如果不接R4R3，则此电路就成了“电压更随器”，它可以减少电路模块间由于阻抗引起额干扰。
（3）由于引入了深度电压串联负反馈，因此电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低。高输入阻抗就可以减少放大电路对前端电路的影响，同时低输出阻抗也可以提高自身的抗干扰性，这显然有利于电路中其他模块的设计。此放大电路导致的零点电压，引入了零点调节功能，这样可以更方便的调整由于不同的传感器导致的零点变化问题。它利用滑动变阻器产生了一个参考电压Vref，再利用电压跟随器把电压输入到运算放大电路的参考端。所以调节滑动变阻器，就可以直接改变放大电路的参考电压。如图3-7所示：
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图3-7 信号处理电路
3.2.4 A/D转换电路
经过传感器检测的电信号为模拟信号，无法直接被单片机所识别，所以在经过放大电路后对信号经行A/D转换将模拟信号转换为数字信号输入单片机。
本设计中的A/D使用的是通用8位芯片ADC0809，烟雾、温度传感器的输出端经过放大电路后分别接到ADC0809的IN0和IN1。 ADC0809的通道选择地址由80C51的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号与START信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。图中ADC0809转换结束状态信号EOC接到80051的INT0引脚，当A/D转换完成后，EOC变成高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。由于ADC0809片内无时钟，故利用8051提供的地址锁存使信号ALE经D触发器二分频获得时钟。因为ALE信号的频率为2MHz，经二分频后为1MHz，与ADC0809的典型值吻合。如图3-8所示。
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何凡：基于单片机的火灾报警系统设计
图3-8 A/D转换电路
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3.2.5 报警电路 3.2.6 语音报警电路
图 3-9 语音报警电路
AD转换器输出的数字信号传输给P0口，读取P0口的内容跟设定的值进行判 定，如果大于设定值，P2.1输出低电平，控制语音芯片ISD1420的发出火灾语音报警. 如果小于于设定值，P2.1输出高电平，说明正常，没有火灾发生。
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