A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成,因为只有确认完成后,才能进行传送。设计中采用中断方式进行数据传送。 扩展中地址锁存器使用74LS373。74LS373是八D锁存器,常应用在地址锁存及输出口的扩展中。其主要特点在于:控制端G为高电平时,输出Q0~Q7跟随输入信号D0~D7的状态;G下跳沿时,D0~D7的状态被锁存在Q0~Q7上。由于ADC0809片内无时钟,可利用AT89C51提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得,ALE脚的频率是AT89C51单片机的时钟频率的1/6。由于单片机频率采用6MHz,则ALE脚的输出频率为1MHz,在经二分频后为500kHz,恰好符合ADC0809对时钟频率的要求。由于ADC0809具有输出三态锁存器,因此其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。
如图3-7所示,在单片机扩展连接ADC0809电路中,地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位A0,A1,A2相连,以选通IN0~IN7中的一路。将P2.7(地址总线A15)作为片选信号,在启动A/D转换时,由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和转换启动,由于ALE和START连在一起,因此ADC0809在锁存通道地址的同时,启动转换。在读取转换结果时,用低电平的读信号和P2.7脚经一级或非门后,产生的正脉冲作为OE信号,用以打开三态输出锁存器。转换结束信号EOC经反向后送到单片机的/INT0引脚,单片机读取A/D转换结果并将结果送P1端口显示。
IC4212019188151417IC3111IC1123456781312151431191891716P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRAT89C513RXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728347813141718OCC1D2D3D4D5D6D7D8D74LS37371Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q256912151619252423229610msb2-12-22-32-42-52-62-7lsb2-8EOCIN-5ADD-AADD-BADD-CALEENABLESTARTCLOCKADC0809ref(-)ref(+)1612IN-6IN-7IN-0IN-1IN-2IN-3IN-426272812345IC5A:121374ALS02IC5B:121374ALS025IC6:1DCLK401331IC5C:174ALS022QQ12 图3-7 ADC0809与单片机的接口电路图
3.5声音报警及消音键电路
电路通过三极管基极串连一个电阻与单片机P2.3端口连接从而达到控制蜂鸣器是否报警。报警装置采用电磁式无源蜂鸣器 HC-12075-B其参数特点如下:
额定电压:1.5V
额定电流:=<10mA~=<70Ma
声压电平:>=75~>=85 谐振频率:2048Hz
线圈电阻:6.5±1Ω~60±2Ω 重 量 :1.5g
系统设有一个消音按键,当报警器发出鸣叫时,用户到达现场,可按下消音按键停止报警器鸣叫。若过一点时间浓度仍超出报警限,报警器会再次鸣叫提醒用户。
5V蜂鸣器R8C8550PNP47KP2.3 图3-8 声音报警电路图
5VR12470ΩP1.7S2消音按键
图3-9 消音按键连接电路图
3.6字符显示电路
报警器浓度等级显示采用一个八段共阳极数码管显示。由于不显示小数点,所以不接dp段。8段LED数码管字符显示与比划编码对应关系如表3-1所示。
表3-1 8段共阳极LED数码管显示字符与比划编码对应表
数字 dp g f e d c b 编码 a 0 × 1 0 0 0 0 0 0 1 × 1 1 1 1 0 0 1 电路采用型号为CPS08011BR的光普牌 LED共阳极数码管。其参数特点如下:
大 小 : 0.8寸 显示方式: 静态显示 显示颜色: 红色 显示位数: 1位
COH F9H 5VDSP1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0R1R2R3R4R5R6R71K1K1K1K1K1K1K12345678abcdefgdpVCCafegdbcdp9
图3-10 数码管字符显示电路图
3.7状态指示灯电路
5VR9470ΩR10470ΩR11470ΩLED1P2.6红灯LED2P2.5黄灯LED3P2.4绿灯
图3-11 指示灯电路图
绿灯常亮表示正常状态,环境中可燃烟雾浓度极低;黄灯闪烁表示传感器连接故障或是线路接触不良;红灯闪烁表示环境中烟雾浓度超过报警最低预设值,提醒用户尽快做出相应安全防范措施。
3.8安全保护电路
在安全保护电路中,继电器(电磁继电器)是否动作是保护动作是否执行的唯一条件。当被检测到的现场烟雾浓度达到给定装置所设定的报警预设值时,继电器KA1动作,自动换气风扇启动。此时,单片机调用延时子程序,经延时600s后,继电器KA2动作,调节阀打开同时洒水灭火。
5VP2.0R2347KC8550PNPJ2CON2D1KA1继电器KA15VKA2P2.147KR24C8550PNP调节阀M1换气扇M2KA2D2继电器12
图3-12 继电器连接及控制电路图
继电器的工作原理是利用低压控制电路来控制高压工作电路。在继电器的输入回路中,当流经线圈的电流变化时,线圈会产生自激电压来抑制电流的变化,线圈中的电流变化越快,所产生的电压越高。所以在设计中,单片机驱动继电器时,需要并联一个二极管,利用二极管的反向击穿能力,来消除自激电压,达到稳定线圈电压和保护晶体管的目的。当晶体管C8550由导通变为截止时,流经继电器线圈的电流将迅速减小,这时线圈会产生很高的自感电动势与电源电压叠加后加在晶体管的c、e两极间,会使晶体管击穿,继电器并联上二极管后,即可将线圈的自感电动势钳位于二极管的正向导通电压,从而避免击穿晶体管。并联二极管时一定要注意二极管的极性不可接反,否则容易损坏晶体管等驱动元器件。
3.9报警器故障自诊断电路
(1)判断传感器电源连接情况
在传感器的地端串联一个电阻R16。当传感器正常连接时,电阻和传感器分压,此时电阻两端有微弱的电压,单片机可以通过ADC0809的IN2口检测到; 如果传感器电源连接不正常,则会产生断路,检测到电阻两端电压为0。
5VR2IC2A:113AKLM324GRp120KIN1IN2R161KR175.1K 图3-13 传感器故障自诊断电路图
(2)判断传感器信号端连接情况
另一种情况是判断传感器信号端是否连接正确,此时不需要外加电路,在传感器预热1~2分钟后,通过与ADC0809的IN1输入端口连接,测量传感器信号的输出电压,如果电压为5V,则说明传感器的信号端连接不正常,此时系统发出警报。
3.10烟雾报警器硬件总电路
把上述各个部分电路结合到一起,就是所设计的可燃烟雾报警器总电路。通过各自分工,最终实现声光报警、字符显示、自动换气排烟和灭火功能。