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    智能应急灯系统的设计(第2页)
    来源:无锡科技职业学院 作者: 浏览:2008人次 发布:2013-10-23
    注:其他网站转载须注明出处,转载而不注明出处者,一经查实,将追究其法律责任
    本文设计了一种基于单片机的应急灯控制器。该设计以MCS-51单片机为核心,符合消防应急灯具国家标准GBl7945-2000。论文首先分析了智能消防应急疏散照明的技术背景及目前的发展现状和未来的发展趋势,说明设计的意义及目标。

      第三章 硬件电路分析

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      3.1 电源模块

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      图3为电源模块框图,图4为此模块的电路图。下面将对每一模块所需用的器件进行选型,并分析每个模块所要完成的功能。

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      3.1.1 主电电路

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      1.器件选型

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      1)电源稳压器

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      LM78XX系列主要有LM712、LM709、LM705和LM733等几种,都是三端电源,在单片机中最为常用的有LM705和LM733两类。这些元件都使用了电流限制、热关断和安全区补偿技术,使他们在大多数工作条件下都非常稳定可靠。如果采用合适的散热器,他们的输出电流可以超过1.5A。

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      图4中的U7/U8/U9/U10为LM78XX系列电源稳压器,其引脚分布及功能如表3.1及图5所示。此元件使用了7806输出6V电压,7809输出电压为9V。

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      2)整流电路桥

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      本电路常用于小功率单相交流输入的场合。目前大量普及的微机、电视机等家电产品中所采用的开关电源中,他将交流电变为直流电,应用十分广泛。

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      2.电路分析

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      主电电源模块主要有变压器、整流桥和电源稳压器组成(见图6)。

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      3.1.2 Li电池模块

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      Li电池模块有电池充电电路、电池检测电路和电源转换电路组成(见图7)。Li电池由主电电源充电,当没有市电时,应急灯工作电源需要由Li电池提供。

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      1.Li电池充电电路

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      应急灯电池的充电非常重要,如果电池出现过充电或者充电不够,直接导致应急灯具电池的使用寿命。考虑到精确的快速充电模式需要非常复杂的电路,目前几乎所有的应急灯具都采用固定时间慢充的方式给电池充电。当慢速充电完成后,转为涓流充电,以保证电池继续处于充满状态,从国家标准来看,要求涓流充电电流小于0.05C。

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      本设计由单片机P1.5和P1.6引脚控制Li电池的充电。当P1.5为高电平时NPN三极管Q1导通,Q1的发射机有电流,即Q2的基极有了电流使Q2管导通,这时由主电电源给Li电池充电。若单片机P1.5为低电平Q1管不能导通,Q2管没有基极电流,从而Q2管不会导通Li电池不能充电。单片机P1.6引脚同样控制三极管Q3、Q4给Li电池充电。单片机P1.5和P1.6引脚同时为高电平可使Li电池快速充电(见图8)。

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      2.电池检测电路

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      自带电源型消防应急灯具由于使用的独立电源作为备用电源,电池的特性会直接影响到应急时间、光源的亮度,因此采用合适的电池非常重要。本设计采用Li充电电池。同时,控制系统必须对电池进行检测:

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      检测到的电压输入A/D转换器中变为数字信号送到单片机中进行处理。A/D转换器的输入值在0~5V之间(见图9)。

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      1)当输入到A/D转换器IN1中的电压为0~0.5V时,电池为短路状态。

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      2)当输入到A/D转换器IN1中的电压为0.6~3.2V时,电池为正常状态。

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      3)当输入到A/D转换器IN1中的电压为3.3~5V时,电池为断路状态。

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      3.电源转换电路

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      当有市电时,应急灯的电源由市电提供。市电通过LED D2供电给A点。当无市电时,Q6管马上导通,随即Q5导通,由Li电池供点给A点。由此电路可完成电源转换功能(见图10)。

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      3.2 单片机模块

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      单片机模块电路主要由看门狗电路、A/D转换电路和光源检测电路等组成。单片机模块框图见图11,电路图见图12。

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      3.2.1 器件选型

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      1.单片机

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      本设计采用MCS-51系列单片机。51单片机的典型产品有8031,8051和8751三种机型,除片内程序存储器的容量不同外,其内部结构与引脚完全形同。本设计采用的是8051,其引脚配置图见图13。

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      HMOS的MCS-51单片机采用双列直插式封装,有40个引脚,分为地址总线、数据总线、控制总线3类见图13。MCS-51系列单片机的各引脚的功能如下:

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      1)主电源引脚Vcc,Vss

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      Vcc:接+5V电源

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      Vss:接地

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      2)外接晶振引脚XTAL1,XTAL2

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      XTAL1:片内反相放大器输入端

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      XTAL2:片内反相放大器输出端

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      外接晶体时XTAL1,、XTAL2各接晶体一端构成振荡器。

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      3)输入/输出引脚P0,P1,P2,P3

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      P0.0~P0.7:P0口的8各引脚,P0口是8位漏极开路型双向I/O扩展接口时, P0.0~P0.7分时复用,做低8位地址总线与双向8位数据总线。

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      P1.0~P1.7:P1口的8个引脚,P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,对于52子系列,P1.0还可以用于定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2,P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部控制端T2EX。

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      P2.0~P2.7:P2口的8个引脚,P2口也是一个带内部上拉电阻的双向I/O口,在访问片外存储器或扩展I/O接口是,还用于提供高8位地址。

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      P3.0~P3.7:P3口的8个引脚,P3口也是一个带上拉电阻的I/O口,除可工作为双向的输入输出口外,还具有第2功能。

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      4)控制线(4条)

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      ALE/PROG:双功能引脚。由于P0口的8个引脚是低8位地址总线与数据总线分时复用,因此必须将P0口输出的低8位地址进行锁存。在访问片外存储器时,每机器周期该信号出现2次。其下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址。即使不访问片外存储器,访问引脚上仍出现上述频率的周期性信号,因此也可作为对外输出的时钟脉冲,频率为振荡器频率的1/6。必须注意的是:在访问片内外存储器时,ALE脉冲会跳空1个。

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      对片内含有EPROM的机型,此引脚在编程时可作为编程脉冲/PROG的输入端。

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      /PSEN:片外程序存储器读选通信号输出端,在CPU从片外程序存储器取址期间,此信号每个机器周期两次有效,已通过P0口读入指令,在访问片外数据存储器时,该信号不出现。

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      /EA/Vpp:双功能引脚,卫片外程序存储器选用端。当该引脚信号有效(低电平)时,选择片外程序存储器,否则,即/EA/Vpp=1时,访问片内程序存储器。

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      RST/VP0:双功能引脚,在单片机工作期间,当引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可实现复位操作。

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      在VCC掉电期间,若该引脚接备用电源(+5V),可向片内RAM供电,以保存片内RAM中的信息。

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      2.多通道并行A/D ADC0809

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      ADC0809是NS公司生产的CMOS、8位、8通道、逐次比较型A/D转换芯片。

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      它的主要特点如下:

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      1)逐次比较型,单电源供电,具有三台输出所存。

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      2)输出与TTL兼容,无需外部进行0点和满度调整。

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      3) 8位分辨率,最大非线性误差±0.4%LSB。 中国照明网技术论文·智能照明系统

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      4)转换时间为100us,存取时间为135us。

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      5)功耗为15mW。

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      ADC0809的引脚分布图如图14所示。引脚功能说明如下:

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      1)IN0~IN7:8路输入通道的模拟量输入端口。

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      2)2-1~2-8:8位数字量输出端口。

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      3)START、ALE:START为启动控制输入端口,ALE为地址锁存控制信号端口,这两个端口可以连接在一起,输入一个正脉冲时,便启动模/数转换。

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      4)EOC、OE:EOC为转换输出结束信号脉冲输出端口,OE端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果数字量输出到数据总线上。

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      5)REF(+)、REF(-):REF(+) 和REF(-)为参考电压输入端。

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      6)CLK:时钟输入端。

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      7)ADD_A、ADD_B、ADD_C:8路模拟量的三位地址选通输入端,已选择对应的输入通道,类似3-8译码器的选通。

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      3.锁存器扩展并行输出口74LS373

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      74LS373的引脚功能如下:

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      1)1D~8D:8位数据输入端。

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      2)OE:三态允许控制端(低电平有效)

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      3)LE:锁存允许端

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      4)1Q~8Q:8位数据输出锁存端。

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      4.看门狗芯片X25045

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      看门狗的作用是防止程序发生死循环,或者说程序跑飞。工作原理:在系统运行以后就启动了看门狗的计数器,看门狗就开始自动计数,如果到了一定时间还不去清零看门狗,那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断,造成系统复位。

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      1)SO:串行数据输出脚,在一个读操作的过程中,数据从SO脚移位输出。在时钟的下降沿时数据改变。

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      2)SI:串行数据输入脚,所有的操作码、字节地址和数据从SI脚写入,在时钟的上升沿时数据被锁定。

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      3)SCK:串行时钟,控制总线上数据输入和输出的时序。

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      4)/CS :芯片使能信号,当其为高电平时,芯片不被选择,SO脚为高阻态,除非一个内部的写操作正在进行,否则芯片处于待机模式;当引脚为低电平时,芯片处于活动模式,在上电后,在任何操作之前需要CS引脚的一个从高电平到低电平的跳变。

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      5)/WP:当WP引脚为低时,芯片禁止写入,但是其他功能正常。当WP引脚为高电平时,所有功能都正常。当CS为低时,WP变为低可以中断对芯片的写操作。

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    单片机 应急灯 消防 RS-485通信
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    中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表 
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    中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表 
    这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
    中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表 
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