【正文】 節(jié)點(diǎn)，它是主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的橋梁。滅火裝置電路可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路MCUCAN通信電路溫度傳感器電路圖23 從節(jié)點(diǎn)功能框圖從節(jié)點(diǎn)功能框圖 如上圖所示，從節(jié)點(diǎn)是由單片機(jī)，CAN通信電路，滅火裝置電路，可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路，溫度傳感器電路等五大部分組成的。其中，單片機(jī)負(fù)責(zé)處理采集到的數(shù)據(jù)；CAN總線負(fù)責(zé)將從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主節(jié)點(diǎn)；滅火裝置，負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生的時候，及時的進(jìn)行滅火工作；可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場環(huán)境可燃?xì)怏w及煙霧濃度的收集；溫度傳感電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場環(huán)境的溫度。綜上可知，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)反饋的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)定的閾值的時候，觸發(fā)報警電路，并且這個從節(jié)點(diǎn)控制滅火裝置的執(zhí)行，開始工作即電機(jī)帶動進(jìn)行滅火模擬。在實(shí)際的應(yīng)用中，主節(jié)點(diǎn)設(shè)置在值班室內(nèi)，工作人員對其進(jìn)行控制；而各個從節(jié)點(diǎn)則設(shè)置于樓房的走道及各房間處，與主節(jié)點(diǎn)一起掛接在CAN總線上，以便隨時向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。各從節(jié)點(diǎn)控制它上面的傳感器和執(zhí)行裝置。各傳感器收集到現(xiàn)場的環(huán)境數(shù)據(jù)，及時的將信息傳送給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)將各從節(jié)點(diǎn)的信息顯示在顯示屏上，以便工作人員進(jìn)行觀測和控制。第三章 火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計 本章任務(wù)是對火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計，主要闡述了主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計。在從節(jié)點(diǎn)的設(shè)計中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求的分析，即通過傳感器采集到現(xiàn)場環(huán)境的數(shù)據(jù)，實(shí)時的實(shí)現(xiàn)CAN通信傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)上，設(shè)計出相應(yīng)模塊的實(shí)際功能，主要包括從節(jié)點(diǎn)上信息采集模塊、CAN電路模塊以及其他功能模塊的設(shè)計。 主節(jié)點(diǎn)的功能模塊由微控制器MCU（單片機(jī)）、CAN通信電路以及時鐘電路、報警電路、液晶顯示屏等外圍電路組成。各模塊具體的硬件電路設(shè)計如下一一作出詳細(xì)的闡述。 主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)，都用80C51單片機(jī)作為微處理器。80C51單片機(jī)是MCS51的系列其中一種單片機(jī)，由英特爾公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的一個延伸，更加優(yōu)化8048的性能，改善了它的缺點(diǎn)，除此之外，還增加了一系列的指令，比如比較（CMP）、乘（MUL）、減（SUBB）、除（DIV）、布爾代數(shù)運(yùn)算、16位數(shù)據(jù)指針等等指令。與此同時，5個中斷源和串行通信能力也被增加到了其中[4]。以下是51單片機(jī)開發(fā)板上單片機(jī)彈簧座及擴(kuò)展排針電路圖圖31 單片機(jī)彈簧座及擴(kuò)展排針電路圖 LCD1602顯示器電路設(shè)計 液晶顯示的原理是利用了液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就可以顯示，因此就可以顯示出了圖形。液晶顯示器具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如厚度比較薄、方便實(shí)現(xiàn)全彩色顯示以及適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動的特點(diǎn)，目前液晶顯示已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDA移動通信工具、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式電腦等很多的領(lǐng)域。 1602LCD分為不帶背光和帶背光兩種，基控制器大部分都是HD44780，不帶背光的比帶背光的薄，是否帶背光在應(yīng)用中并沒有什么差別[5]。1602A與單片機(jī)的以總線方式連接，其硬件連接圖如圖所示：圖34 LCD硬件連接圖 時鐘電路設(shè)計 為了方便人們可隨時查詢火災(zāi)事故發(fā)生的時間，本系統(tǒng)設(shè)計了時鐘電路主要用以記錄相關(guān)時間信息。隨著人們對實(shí)時時鐘的要求不斷地提高，且在很多數(shù)據(jù)的記錄方面需要提供對應(yīng)的時間等相關(guān)的信息，因此實(shí)時時鐘（RealTime Clock）被廣泛的應(yīng)用于各種系統(tǒng)。在沒有系統(tǒng)電源的情況下，時鐘芯片也能保持時間的走動，因此可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時間，來滿足系統(tǒng)對時間各種各樣的要求。時鐘芯片的接口分為并行和串行，不同的芯片要根據(jù)不同的情況進(jìn)行設(shè)計。 本系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)采用的是DS1302時鐘芯片。DS1302是達(dá)拉斯公司推出的涓流充電時鐘芯片，里面有一個實(shí)時時鐘和日歷以及31字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口和單片機(jī)進(jìn)行通信。DS1302工作時，將復(fù)位腳（RST）置為高電平，與此同時將命令信息和8位地址裝入移位寄存器，這樣就可以對任何傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。數(shù)據(jù)在時鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時鐘周期，讀操作時輸出數(shù)據(jù)，寫操作時輸出數(shù)據(jù)[6]。DS1302時鐘電路，主節(jié)點(diǎn)時鐘芯片工作原理圖如圖圖35 主節(jié)點(diǎn)時鐘芯片電路圖 CAN模塊通信電路設(shè)計CAN通信協(xié)議主要是通過CAN 控制器完成的。實(shí)現(xiàn)微處理器接口部分和實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分的電路組成了CAN控制器。對于不同型號的CAN 總線通信的控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路的功能和結(jié)構(gòu)大部分一樣，但是和微處理器接口部分的方式和結(jié)構(gòu)還是有所差異的。 CAN模塊與單片機(jī)電路通信電路如下：圖36 CAN模塊與單片機(jī)電路連接圖 從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計 從節(jié)點(diǎn)的功能模塊由微控制器MCU（單片機(jī)）、CAN通信電路以及可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路、溫度傳感器電路等電路組成。各模塊具體的硬件電路設(shè)計如下一一作出詳細(xì)的闡述。DSl8B20是美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如它體積比較小、功耗比較低，而且性能有很高，具有很強(qiáng)的抗干擾能力強(qiáng)，除此之外，它很容易和微處理器接口，以及適合各種不同的溫度測控系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。 DSl8B20功能特點(diǎn)如下:（1）采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只要一根I／O線，在一根線上掛接多個DSl8B20。（2）測溫范圍為55℃到+125℃，在10℃到85℃范圍內(nèi)誤差為177。0．5℃。 （3）用戶可自設(shè)定報警上下限溫度。（4）每只DSl8B20具有一個獨(dú)有的、不可修改的64位序列號，根據(jù)序列號訪問對應(yīng)的器件。（5）低壓供電，電源范圍從3V到5V，可以直接從數(shù)據(jù)線上進(jìn)行竊取電源(寄生式供電)，也可以本地供電。（6）報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預(yù)定值。（7）DSl8B20可將檢測到的溫度值直接轉(zhuǎn)化數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。（8）DSl8B20的分辨率可由用戶通過E2PROM設(shè)置為9～12位[11]。 DSl8820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括：64位激光ROM、溫度傳感器、單總線接口和寄生電源、8位循環(huán)冗余校驗碼(CRC)發(fā)生器、用于存儲用戶設(shè)定溫度上下限值的TH和Tl觸發(fā)器、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器RAM、存儲與控制邏輯等7部分[7]。DSl8B20測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)，將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，測量結(jié)果存入溫度寄存器中。溫度和數(shù)字量的關(guān)系如表所示。溫度和數(shù)字量的對應(yīng)關(guān)系溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制數(shù)）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125℃0000011111010000B07D0H+85℃0000010101010000B0550H+℃0000000110010001B0191H+℃0000000010100010B00A2H+℃0000000000001000B0008H0℃0000000000000000B0000H℃1111111111111000BFFF8H℃1111111101011110BFF5EH℃1111111001101111BFE6FH55℃1111110010010000BFC90H 在下圖中，DSl8B20的1腳接地、3腳接電源，2腳DQ是數(shù)據(jù)線引腳。，將檢測到的信號送給單片機(jī)。 圖37 DS18B20與80C51的連接圖 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路設(shè)計 MQ2氣體傳感器，具有比較廣泛的探測范圍，除此之外，它還具有靈敏度高，響應(yīng)恢復(fù)反應(yīng)快速，同時，還具有穩(wěn)定性強(qiáng)，壽命長，以及驅(qū)動電路比較簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此，它可以應(yīng)用于家庭和工廠的氣體泄漏情況的監(jiān)測裝置， 對一些可燃性氣體，比如家庭常用的液化氣，甲烷、丁烷、丙烷、氫氣、以及酒精、煙霧等等都具有良好的探測效果[8]。 MQ2可燃?xì)怏w及煙霧傳感器模塊原理圖如下：圖38 MQ2氣體傳感器原理圖 MQ2氣體傳感器相關(guān)規(guī)格參數(shù)：A. 標(biāo)準(zhǔn)工作條件B. 環(huán)境條件C. 靈敏度特性 本系統(tǒng)使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動滅火裝置，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)收到由從節(jié)點(diǎn)傳輸回來的數(shù)據(jù)的時候，進(jìn)行判斷，如果氣體和煙霧的濃度或者溫度大于系統(tǒng)設(shè)定的閥值的時候，系統(tǒng)就會報警，對滅火裝置進(jìn)行驅(qū)動。本系統(tǒng)所使