基于MC9S08QG4的煙霧傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)
發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):432
mc9s08qg4是采用高性能、低功耗的hcs08內(nèi)核的飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高的集成度的器件。mc9s08qg mcu集成了那些通常只有較大、較昂貴的元器件才具有的性能,包括背景調(diào)試系統(tǒng)以及可進(jìn)行實(shí)時(shí)總線捕捉的內(nèi)置在線仿真(ice)功能,具有單線的調(diào)試及仿真接口。該產(chǎn)品的特色還包括一個(gè)可編程的16位定時(shí)器/脈沖寬度調(diào)制(pwm)模塊(tpm)。
mc9s08qg4提供了豐富的外設(shè)與hcs08內(nèi)核的多功能組合,包括更長(zhǎng)的電池壽命(即使工作電壓低至1·8v,也能發(fā)揮最大效能)、領(lǐng)先的flash技術(shù)以及創(chuàng)新的開發(fā)支持。對(duì)于諸如無線通訊、手持式設(shè)備、小家電、基于簡(jiǎn)化型媒體訪問控制器(smac)的應(yīng)用,以及玩具等對(duì)功耗和尺寸要求較高的應(yīng)用,mc9s08qg4是出色的解決方案。
塊狀圖
火警安全系統(tǒng)全系統(tǒng)塊狀圖如圖1中所示:
控制器聯(lián)網(wǎng)(can)總線
環(huán)行板
帶有24v 電源的探測(cè)器總線
中央處理器
煙霧探測(cè)器
執(zhí)行模塊
告警按鈕
24v dc電源
液晶顯示器
鍵盤
報(bào)警器
不間斷電源
·中央處理器
中央處理器控制整個(gè)系統(tǒng),定時(shí)詢問每個(gè)煙霧探測(cè)器和告警按鈕的狀態(tài),并通過環(huán)路板向每個(gè)執(zhí)行模塊發(fā)送命令。而且,它還提供帶有tft液晶顯示器和鍵盤的操作員接口,如果出現(xiàn)火情,就顯示位置并報(bào)警。
·環(huán)路板
通常在火警安全系統(tǒng)中有10個(gè)或更多的環(huán)路板。環(huán)路板與中央處理器連接。rs485以前是環(huán)路板和中央處理器之間最常用的連接方法,但是控制器聯(lián)網(wǎng)總線目前成為最現(xiàn)代的新型設(shè)計(jì)解決方案。
每個(gè)環(huán)路板都提供一個(gè)帶有模塊數(shù)據(jù)的探測(cè)器總線,并在兩條線上提供24v直流電源。根據(jù)不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品不同,最多可以有240個(gè)煙霧探測(cè)器、告警按鈕和執(zhí)行模塊連接在一個(gè)環(huán)路上。
·執(zhí)行模塊和告警按鈕
執(zhí)行模塊是執(zhí)行設(shè)備,如遇到火災(zāi)時(shí)根據(jù)探測(cè)器總線傳來的的命令打開灑水器。一般來說,這些模塊包括一個(gè)或多個(gè)由mcu多點(diǎn)控制單元的gpio通用輸入/輸出接口控制的中繼。通常情況下,執(zhí)行模塊使用與煙霧探測(cè)器相同種類的mcu多點(diǎn)控制單元。
告警按鈕安裝在走廊上,一旦遇到火災(zāi)或緊急事件,人們可以打破蓋板,按下按鈕進(jìn)行報(bào)警。有時(shí)為了降低成本,使用更簡(jiǎn)單的mcu。
執(zhí)行模塊和煙霧探測(cè)器的數(shù)量比是1:2或更少,系統(tǒng)中的告警按鈕數(shù)量比執(zhí)行模塊數(shù)量少。
·電源
整個(gè)火災(zāi)控制系統(tǒng)的電源是由ups(不間斷電源)提供的。24v直流電提供給中央處理器和每個(gè)環(huán)路板,然后環(huán)路板通過探測(cè)器總線將24v的直流電源提供給所有煙霧探測(cè)器、執(zhí)行模塊和告警按鈕。通信數(shù)據(jù)可以在每根總線上調(diào)制。
·探測(cè)器的總線
探測(cè)器總線是一種裝有兩條線的特殊控制總線,帶有24v直流電源和調(diào)制數(shù)據(jù)。圖2顯示了探測(cè)器總線上的常見波形,但沒有更具體的波形,因?yàn)椴煌纳a(chǎn)商定義不同的通信協(xié)議。
時(shí)鐘
托管數(shù)據(jù)
主機(jī)數(shù)據(jù)
設(shè)備電流
代碼1
代碼0
open
調(diào)時(shí)決定了總線mcu頻率的要求。
雖然它是個(gè)三態(tài)代碼,但是只使用兩種狀態(tài)來傳輸總線數(shù)據(jù),1和0(24v和0v)。第三種狀態(tài)open用來表示主機(jī)等待某一設(shè)備響應(yīng)的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,總線被設(shè)置為一個(gè)恒定的中間電壓,例如12v,然后設(shè)備可從總線獲得電流,總線此狀態(tài)下作為一個(gè)電流回路。通過改變總線電流來代表邏輯1和0進(jìn)行通信。
·煙霧探測(cè)器
圖3顯示常用煙霧探測(cè)器的塊狀圖
環(huán)路中的每個(gè)煙霧探測(cè)器都有獨(dú)特的地址代碼。詢問命令定時(shí)通過總線發(fā)射(例如:每三秒鐘)這種詢問命令是一個(gè)廣播,可以由所有的煙霧探測(cè)器接收的。如果一個(gè)探測(cè)器檢測(cè)到火情,它會(huì)將信息發(fā)送給控制器進(jìn)行報(bào)告。
mcu所需的資源和功能
以下是煙霧探測(cè)器應(yīng)用所需的要求:
·非常低的功耗,對(duì)整個(gè)電路板所需的功率不超過400 ua
·一個(gè)信道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)
·7個(gè)gpio通用輸入/輸出接口
·一個(gè)用于定時(shí)功能的8位計(jì)時(shí)器
·監(jiān)控器、計(jì)時(shí)器和低電壓檢測(cè),用于保證系統(tǒng)安全
·16位的eeprom電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)如地址和配置
·2k的閃存,80字節(jié)的內(nèi)存
停止模式
qg4有四種操作模式,激活、等待、停止3、停止2和停止1。
激活背景模式用于代碼開發(fā)
·等待模式:
。cpu停止操作來節(jié)約功率
。
mc9s08qg4是采用高性能、低功耗的hcs08內(nèi)核的飛思卡爾8位微控制器系列中具有很高的集成度的器件。mc9s08qg mcu集成了那些通常只有較大、較昂貴的元器件才具有的性能,包括背景調(diào)試系統(tǒng)以及可進(jìn)行實(shí)時(shí)總線捕捉的內(nèi)置在線仿真(ice)功能,具有單線的調(diào)試及仿真接口。該產(chǎn)品的特色還包括一個(gè)可編程的16位定時(shí)器/脈沖寬度調(diào)制(pwm)模塊(tpm)。
mc9s08qg4提供了豐富的外設(shè)與hcs08內(nèi)核的多功能組合,包括更長(zhǎng)的電池壽命(即使工作電壓低至1·8v,也能發(fā)揮最大效能)、領(lǐng)先的flash技術(shù)以及創(chuàng)新的開發(fā)支持。對(duì)于諸如無線通訊、手持式設(shè)備、小家電、基于簡(jiǎn)化型媒體訪問控制器(smac)的應(yīng)用,以及玩具等對(duì)功耗和尺寸要求較高的應(yīng)用,mc9s08qg4是出色的解決方案。
塊狀圖
火警安全系統(tǒng)全系統(tǒng)塊狀圖如圖1中所示:
控制器聯(lián)網(wǎng)(can)總線
環(huán)行板
帶有24v 電源的探測(cè)器總線
中央處理器
煙霧探測(cè)器
執(zhí)行模塊
告警按鈕
24v dc電源
液晶顯示器
鍵盤
報(bào)警器
不間斷電源
·中央處理器
中央處理器控制整個(gè)系統(tǒng),定時(shí)詢問每個(gè)煙霧探測(cè)器和告警按鈕的狀態(tài),并通過環(huán)路板向每個(gè)執(zhí)行模塊發(fā)送命令。而且,它還提供帶有tft液晶顯示器和鍵盤的操作員接口,如果出現(xiàn)火情,就顯示位置并報(bào)警。
·環(huán)路板
通常在火警安全系統(tǒng)中有10個(gè)或更多的環(huán)路板。環(huán)路板與中央處理器連接。rs485以前是環(huán)路板和中央處理器之間最常用的連接方法,但是控制器聯(lián)網(wǎng)總線目前成為最現(xiàn)代的新型設(shè)計(jì)解決方案。
每個(gè)環(huán)路板都提供一個(gè)帶有模塊數(shù)據(jù)的探測(cè)器總線,并在兩條線上提供24v直流電源。根據(jù)不同生產(chǎn)商的產(chǎn)品不同,最多可以有240個(gè)煙霧探測(cè)器、告警按鈕和執(zhí)行模塊連接在一個(gè)環(huán)路上。
·執(zhí)行模塊和告警按鈕
執(zhí)行模塊是執(zhí)行設(shè)備,如遇到火災(zāi)時(shí)根據(jù)探測(cè)器總線傳來的的命令打開灑水器。一般來說,這些模塊包括一個(gè)或多個(gè)由mcu多點(diǎn)控制單元的gpio通用輸入/輸出接口控制的中繼。通常情況下,執(zhí)行模塊使用與煙霧探測(cè)器相同種類的mcu多點(diǎn)控制單元。
告警按鈕安裝在走廊上,一旦遇到火災(zāi)或緊急事件,人們可以打破蓋板,按下按鈕進(jìn)行報(bào)警。有時(shí)為了降低成本,使用更簡(jiǎn)單的mcu。
執(zhí)行模塊和煙霧探測(cè)器的數(shù)量比是1:2或更少,系統(tǒng)中的告警按鈕數(shù)量比執(zhí)行模塊數(shù)量少。
·電源
整個(gè)火災(zāi)控制系統(tǒng)的電源是由ups(不間斷電源)提供的。24v直流電提供給中央處理器和每個(gè)環(huán)路板,然后環(huán)路板通過探測(cè)器總線將24v的直流電源提供給所有煙霧探測(cè)器、執(zhí)行模塊和告警按鈕。通信數(shù)據(jù)可以在每根總線上調(diào)制。
·探測(cè)器的總線
探測(cè)器總線是一種裝有兩條線的特殊控制總線,帶有24v直流電源和調(diào)制數(shù)據(jù)。圖2顯示了探測(cè)器總線上的常見波形,但沒有更具體的波形,因?yàn)椴煌纳a(chǎn)商定義不同的通信協(xié)議。
時(shí)鐘
托管數(shù)據(jù)
主機(jī)數(shù)據(jù)
設(shè)備電流
代碼1
代碼0
open
調(diào)時(shí)決定了總線mcu頻率的要求。
雖然它是個(gè)三態(tài)代碼,但是只使用兩種狀態(tài)來傳輸總線數(shù)據(jù),1和0(24v和0v)。第三種狀態(tài)open用來表示主機(jī)等待某一設(shè)備響應(yīng)的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,總線被設(shè)置為一個(gè)恒定的中間電壓,例如12v,然后設(shè)備可從總線獲得電流,總線此狀態(tài)下作為一個(gè)電流回路。通過改變總線電流來代表邏輯1和0進(jìn)行通信。
·煙霧探測(cè)器
圖3顯示常用煙霧探測(cè)器的塊狀圖
環(huán)路中的每個(gè)煙霧探測(cè)器都有獨(dú)特的地址代碼。詢問命令定時(shí)通過總線發(fā)射(例如:每三秒鐘)這種詢問命令是一個(gè)廣播,可以由所有的煙霧探測(cè)器接收的。如果一個(gè)探測(cè)器檢測(cè)到火情,它會(huì)將信息發(fā)送給控制器進(jìn)行報(bào)告。
mcu所需的資源和功能
以下是煙霧探測(cè)器應(yīng)用所需的要求:
·非常低的功耗,對(duì)整個(gè)電路板所需的功率不超過400 ua
·一個(gè)信道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)
·7個(gè)gpio通用輸入/輸出接口
·一個(gè)用于定時(shí)功能的8位計(jì)時(shí)器
·監(jiān)控器、計(jì)時(shí)器和低電壓檢測(cè),用于保證系統(tǒng)安全
·16位的eeprom電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)配置數(shù)據(jù)如地址和配置
·2k的閃存,80字節(jié)的內(nèi)存
停止模式
qg4有四種操作模式,激活、等待、停止3、停止2和停止1。
激活背景模式用于代碼開發(fā)
·等待模式:
。cpu停止操作來節(jié)約功率
。
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