消防應急燈專(zhuān)用控制芯片設計

　　引言

　　1.1 8051徼處理器IP核

　　8051是一款單芯片、快速的8位微處理器IP核。它的8位功能性的嵌入式控制器支持所有的ASM51指令集以及80C31的相同指令。指令是計算機用于控制各部分功能部件完成某一動(dòng)作的指令和命令。8051核的指令按照功能分為5類(lèi)：數據傳送指令、算術(shù)運算指令、邏輯運算及移位指令、控制轉移指令、位操作指令。豐富的指令可以增加IP核的使用范圍，同時(shí)8051提供軟件和硬件中斷，一個(gè)串行通信的接口以及兩個(gè)定時(shí)器。

　　在對8051的仿真測試過(guò)程中，具體測試到哪部分就針對哪部分編寫(xiě)相應的測試程序，對后續添加的模塊要根據模塊的功能編寫(xiě)相應的測試程序。

　　對8051核的仿真測試進(jìn)行的主要測試內容如下：各個(gè)器件的測試，包括加法器、乘/除法器、內/外部RAM、ROM、特殊功能寄存器、定時(shí)器、外部中斷、UART、P0～P3管口以及每一條指令的測試，共256個(gè)操作碼。圖2為定時(shí)器O的仿真測試波形。

　　8051微處理器IP核作為該芯片的核心控制部分，具有運算速度快、工作電壓范圍廣、工作功耗低等優(yōu)點(diǎn)。在軟硬件功能劃分上，該模塊主要利用軟件完成電檢測，工作狀態(tài)顯示，自復式檢測功能和主電故障保護功能。欲了解更多信息請登錄電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://www.elecfans.com)

　　同時(shí)8051是開(kāi)源的代碼設計核，可用于A(yíng)SIC的再使用以及FPGA開(kāi)發(fā)。

　　1.2 模/數轉換模塊

　　實(shí)現A/D轉換的基本方法有十幾種，常用的有計數法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉換法。由于逐次逼近式A/D轉換具有速度快、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，而且采用這種方法的芯片成本較低，因此在計算機數據采集系統之中獲得了廣泛的應用。

　　這類(lèi)A/D轉換器的轉換原理建立在逐次逼近的基礎之上，即把輸入電壓和一組從參考電壓分層得到的量化電壓進(jìn)行比較，比較從最大的量化電壓開(kāi)始，由粗到細逐次進(jìn)行，由每次比較的結果來(lái)確定對應的位是1還是0，不斷比較，不斷逼近，直到兩者的差別小于某一誤差范圍時(shí)即完成一次轉換。

　　1.3 RS 485總線(xiàn)模塊

　　在工業(yè)控制及測量領(lǐng)域較為常用的網(wǎng)絡(luò )之一就是物理層采用RS 485通信接口所組成的工控設備網(wǎng)絡(luò )。這種通信接口可以十分方便地將許多設備組成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )。RS 485通信協(xié)議的物理層是利用物理媒介實(shí)現物理連接的功能描述和執行連接的規程，提供用于建立、保持和斷開(kāi)物理連接的、機械的、電氣的、功能的和過(guò)程的條件。數據鏈路層用于建立、維持和拆除鏈路連接，實(shí)現無(wú)差錯傳輸的功能。應用層針對不同的應用，利用鏈路層提供的服務(wù)，完成不同通信節點(diǎn)之間的通信。

　　1.4 電源監控保護模塊

　　電池是應急燈的重要組成部分，過(guò)度放電會(huì )影響電池的壽命。自帶電源型消防應急燈具由于使用獨立電源作為備甩電源，電池的特性會(huì )直接影響到應急時(shí)間、光源的亮度，因此采用合適的電池非常重要。目前，消防應急燈具普遍采用鎳鉻或鎳氫充電電池。同時(shí)，控制系統必須對電池進(jìn)行檢測，以實(shí)現對電源的保護。

　　1.5 光源監控保護模塊

　　光源控制模塊完成兩個(gè)功能：應急狀態(tài)下產(chǎn)生信號，打開(kāi)備用電源和光源的放電回路，在市電正常時(shí)檢測光源是否打開(kāi)。標準規定：消防應急燈具的應急轉換時(shí)間應不大于5 s，高危險區域使用的消防應急燈具的應急轉換時(shí)間不大于0.25s。

　　2 結語(yǔ)

　　研制高度集成新技術(shù)、新標準的消防控制專(zhuān)用芯片，無(wú)疑將大大降低設備制造商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)難度、成本與能耗，提高設備的可靠性。這已經(jīng)成為芯片設計者、設備制造商追求的目標。隨著(zhù)企業(yè)生產(chǎn)規模的不斷加大，該芯片的成本還有進(jìn)一步的降低空間?？紤]到市場(chǎng)有對產(chǎn)品要求不斷提高的趨勢，在設計時(shí)，該芯片預留了系統升級更新的空間，可在短時(shí)間內發(fā)展出衍生品種，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。