在消防安全報警系統中，煙霧傳感器設計的主要要求為：低功耗，低成本，高可靠性。飛思卡爾半導體推出的MC9S08QG4的具有高集成度、高性能，低功耗，高性價比和優異的可靠性，非常適合用于煙霧傳感器的設計。 圖1表示了煙霧傳感器的一般結構。環路中的每一只煙霧傳感器都具有唯一的地址編碼。 MC9S08QG4特性及片上資源 　　·20MHz HCS08 CPU，支持高效C語言編程。 　　·4 KB FLASH ，256 字節RAM。 　　·內部時鐘源可以以0.2%的分辨率調整。 　　·12個功能豐富的雙向通用I/O，1個輸入和1個輸出端口。 　　·8通道10位ADC具有轉換結果自動比較功能，可在CPU休眠時獨立工作。 　　·帶有內部參考電壓的軌到軌模擬比較器。 　　·1個8位定時器，一個16位兩通道定時器。 　　·通用異步串行通訊接口，SPI和I2C。 　　·1.8 ～3.6 V工作，4種低功耗模式，工作頻率可在應用中切換。 　　·看門狗、低電壓檢測、非法操作碼和非法操作數檢測功能提高可靠性。 　　MC9S08QG4用于煙霧傳感器設計時需要注意幾個問題： 　　時鐘選擇以及低功耗設計 MC9S08QG4具有4種低功耗模式，且其內部時鐘源可以方便地切換不同的系統工作頻率。在煙霧傳感器的設計實踐中，一般有兩種設計模型：不使用休眠模式和使用休眠模式。 　　不使用休眠模式 不使用休眠模式時，MC9S08QG4常見的工作頻率為250kHz到16kHz之間，此時，可以選用1MHz、455kHz或32kHz的晶體或陶瓷諧振器，與引腳組成振蕩電路，并且關閉微控制器內部的鎖頻環倍頻電路，MC9S08QG4一直保持工作而不進入休眠狀態。在3V供電，外接455kHz諧振器，內部2分頻工作時，其工作電流約為200mA。工作在此模式下的一個設計實例其總工作電流小于400mA。 　　使用休眠模式 使用休眠模式時，MC9S08QG4的工作狀態根據不同的處理需要被實時調節。大部分時間它處于STOP3模式，工作電流為750 nA。實時中斷定時器產生一個周期性的中斷喚醒微控制器，然后打開ADC，啟動轉換后繼續進入STOP3，由ADC轉換完成或者自動比較功能喚醒。和總線接口的引腳也可以通過其鍵盤中斷功能喚醒微控制器進行通訊。工作在此模式下的一個設計實例其總平均工作電流略高于300mA。 　　使用FLASH存儲器模擬EEPROM MC9S08QG4的內部FLASH存儲器具有10萬次擦寫周期，在整個工作電壓范圍內都可以編程和寫入。在應用FLASH模擬EEPROM時，需要考慮的問題有： 　　FLASH擦寫代碼的執行 FLASH在進行擦寫時，FLASH陣列被加上編程電壓，此時從FLASH中取指是不安全的，因此需要把擦寫FLASH的代碼復制到RAM中執行。 　　FLASH擦寫時序的參考時鐘 MC9S08QG4內部建立了FLASH擦寫的硬件時序，由它控制編程電壓的發生和延時。為了使內部時序正常工作，要提供正確的參考時鐘fFCLK（150kHz～200kHz之間，超出這個范圍可能造成FLASH擦寫不完全或者影響FLASH單元的壽命）。 　　FLASH擦寫周期 FLASH只能按頁（對于MC9S08QG4，一個頁面的大小為512字節）擦除，按字節編程（MC9S08QG4還支持突發編程）。一個完整的擦寫周期的定義為：FLASH擦除操作之間的所有操作，包含一次按頁擦除和多次按字節編程。因此可以使用一些數學的方法來交替使用一個頁面內的512字節存儲空間，從而減少FLASH的擦寫次數，延長壽命。 　　FLASH寫保護和中斷向量表重新定位 當用戶程序中包含對FLASH操作的代碼時，就會存在FLASH被無意改寫的潛在危險，所以需要打開FLASH的寫保護功能。MC9S08QG4的FLASH寫保護機制被使能后，如果中斷向量表也被重新定位，則用戶程序一定要重新映射中斷服務程序的入口地址，否則任何中斷的發生將導致程序崩潰。 　　ADC數據采集和轉換 ADC工作的基礎時鐘fADCK可以是總線頻率或其分頻結果，或者獨立的異步本地時鐘。當ADC工作于低功耗模式時，fADCK應該在400kHz到4MHz之間。假如MC9S08QG4工作于227.5kHz總線頻率，則必須使用ADC的異步本地時鐘提供其工作基礎時鐘以保證其精度。 ADC模塊提供的自動比較功能可以方便應用設計，比如可以設置一個閾值，只有當轉換結果大于或者等于該閾值時，才通過中斷去處理轉換結果，否則拋棄轉換結果以節省CPU時間和工作電流。