在消防安全報警系統(tǒng)中，煙霧傳感器設(shè)計的主要要求為：低功耗，低成本，高可靠性。飛思卡爾半導(dǎo)體推出的MC9S08QG4的具有高集成度、高性能，低功耗，高性價比和優(yōu)異的可靠性，非常適合用于煙霧傳感器的設(shè)計。
圖1表示了煙霧傳感器的一般結(jié)構(gòu)。環(huán)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(jié)RAM。
·內(nèi)部時鐘源可以以0.2%的分辨率調(diào)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(zhuǎn)換結(jié)果自動比較功能，可在CPU休眠時獨(dú)立工作。
·帶有內(nèi)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(yīng)用中切換。
·看門狗、低電壓檢測、非法操作碼和非法操作數(shù)檢測功能提高可靠性。
MC9S08QG4用于煙霧傳感器設(shè)計時需要注意幾個問題：
時鐘選擇以及低功耗設(shè)計
MC9S08QG4具有4種低功耗模式，且其內(nèi)部時鐘源可以方便地切換不同的系統(tǒng)工作頻率。在煙霧傳感器的設(shè)計實踐中，一般有兩種設(shè)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(guān)閉微控制器內(nèi)部的鎖頻環(huán)倍頻電路，MC9S08QG4一直保持工作而不進(jìn)入休眠狀態(tài)。在3V供電，外接455kHz諧振器，內(nèi)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(shè)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(tài)根據(jù)不同的處理需要被實時調(diào)節(jié)。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(chǎn)生一個周期性的中斷喚醒微控制器，然后打開ADC，啟動轉(zhuǎn)換后繼續(xù)進(jìn)入STOP3，由ADC轉(zhuǎn)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(jìn)行通訊。工作在此模式下的一個設(shè)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(nèi)部FLASH存儲器具有10萬次擦寫周期，在整個工作電壓范圍內(nèi)都可以編程和寫入。在應(yīng)用FLASH模擬EEPROM時，需要考慮的問題有：
FLASH擦寫代碼的執(zhí)行
FLASH在進(jìn)行擦寫時，F(xiàn)LASH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(fù)制到RAM中執(zhí)行。
FLASH擦寫時序的參考時鐘
MC9S08QG4內(nèi)部建立了FLASH擦寫的硬件時序，由它控制編程電壓的發(fā)生和延時。為了使內(nèi)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(jié)）擦除，按字節(jié)編程（MC9S08QG4還支持突發(fā)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(jié)編程。因此可以使用一些數(shù)學(xué)的方法來交替使用一個頁面內(nèi)的512字節(jié)存儲空間，從而減少FLASH的擦寫次數(shù)，延長壽命。
FLASH寫保護(hù)和中斷向量表重新定位
當(dāng)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(hù)功能。MC9S08QG4的FLASH寫保護(hù)機(jī)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(wù)程序的入口地址，否則任何中斷的發(fā)生將導(dǎo)致程序崩潰。
ADC數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換
ADC工作的基礎(chǔ)時鐘fADCK可以是總線頻率或其分頻結(jié)果，或者獨(dú)立的異步本地時鐘。當(dāng)ADC工作于低功耗模式時，fADCK應(yīng)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(chǔ)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(yīng)用設(shè)計，比如可以設(shè)置一個閾值，只有當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)果大于或者等于該閾值時，才通過中斷去處理轉(zhuǎn)換結(jié)果，否則拋棄轉(zhuǎn)換結(jié)果以節(jié)省CPU時間和工作電流。
