【正文】 ， 李光飛 .單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M].北京航空航天大學(xué)出版 社，2020,. 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 致 謝 時(shí)間如白駒過隙，美好的大學(xué)生涯 就要畫上一個(gè)完滿的句號(hào) 了，我的心情無法平靜。從而達(dá)到所需的要求 。當(dāng) 發(fā)生 異常狀態(tài) 時(shí)， 就 觸發(fā) 燈光報(bào)警裝置， 同時(shí)也將檢測(cè)到的 異常數(shù)據(jù)上傳到主節(jié)點(diǎn)。 從該節(jié)點(diǎn)到主節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的時(shí)間 作為主要 判斷 依據(jù) ，從而確定該 節(jié)點(diǎn)的 ID號(hào)是否正常工作； 如果一段時(shí)間內(nèi)沒有從節(jié)點(diǎn)的 ID號(hào)信息， 則 確定 該從節(jié)點(diǎn) 已經(jīng)損壞 ， 發(fā)出聲光報(bào)警器提醒工作人員能夠及時(shí)處理。 發(fā)送信息發(fā)送信息識(shí)別碼發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)判斷是否發(fā)送完 ？開始結(jié)束請(qǐng)求置位發(fā)送是否 圖 SJA1040 子程序 發(fā)送流程圖 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 信號(hào)接收模塊 發(fā)現(xiàn)接受中斷進(jìn)入中斷主程序關(guān)閉 S J A 1 0 4 0 接受中斷驗(yàn)證主節(jié)點(diǎn)目標(biāo)是否是本從節(jié)點(diǎn)依次讀出接收 F I F O 中內(nèi)存釋放接收緩沖器打開 S J A 1 0 4 0 接受中斷啟動(dòng)中斷結(jié)束是否是否有外部中斷有無 圖 SJA1040 接收流程圖 如上圖 CAN總線 接收子程序 的 流程圖； 應(yīng)為在我設(shè)計(jì)的這個(gè)系統(tǒng)中，從節(jié)點(diǎn)的報(bào)文什么時(shí)候發(fā)送到此處是不知道的，所以如上所示，在此處采用了中斷接收的方法，可以大大的減少系統(tǒng)尋址的時(shí)間。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 開始進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)使 SJA 1040 為增強(qiáng) CAN模式設(shè)置 BTR 0 、 BTR 1設(shè)置 OCR返回當(dāng)前工作模式結(jié)束 圖 SJA1040初始化流程圖 信號(hào)發(fā)送模塊 SJA1040根據(jù) CAN總線的協(xié)議能夠自動(dòng)完成 報(bào)文 的 發(fā)送 。如果 判斷 出某一個(gè)從節(jié)點(diǎn)出現(xiàn) 異常情況時(shí)， 就 觸發(fā) 光電報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警來提醒該樓宇的 管理 人員 或者現(xiàn)場(chǎng) 工作人員 。 其硬件的整體 設(shè)計(jì)框圖如下 。 要定時(shí)從 主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)， 根據(jù) 從節(jié)點(diǎn)的 ID號(hào)，驗(yàn)證它是否工作正常。重點(diǎn)完成 基于 CAN總線的樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 的 整體軟件設(shè)計(jì)，即 主節(jié)點(diǎn) 與 從節(jié)點(diǎn)的 所有 軟件設(shè)計(jì)， 同時(shí) 針對(duì) 各個(gè) 部分要 實(shí) 現(xiàn) 的功能 做出具體的分析與簡(jiǎn)紹 ， 最后 設(shè)計(jì) 出各個(gè) 功能模塊 的 軟件程序。 本章 小結(jié) 這一章節(jié)主要 從實(shí)際設(shè)計(jì)需要出發(fā)，設(shè)計(jì)出 從節(jié)點(diǎn)硬件電路的設(shè)計(jì)， 重點(diǎn)描述了溫度傳感器 DS18B20，煙霧傳感器 SS168和光電紅外傳感器 ST178的用法跟在本設(shè) 計(jì)中的運(yùn)用。其接線如圖 。這就構(gòu)成了蜂鳴器的驅(qū)電路，工作原理：要讓蜂鳴器響，必須給交變信號(hào)，為了給蜂鳴器施加交變電壓，由于單片機(jī)沒有專用蜂鳴器驅(qū)動(dòng)器，為了讓單片機(jī)產(chǎn)生交變驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 該離子式 煙霧 探測(cè)器 型號(hào) SS168，供電電壓為 9V，輸出觸發(fā)報(bào)警電路的高電平大約為 3V，因此將該觸發(fā)信號(hào)接至比較器 LM339的 4腳作為比較器反相輸入端， LM339的同相輸入端 5腳接參考電壓為 2V，當(dāng)無觸發(fā)信號(hào)時(shí)比較器 LM339輸出端 2腳輸出高平（ 5V），當(dāng)有觸發(fā)報(bào)警信號(hào)時(shí)，比較器 2腳 的 輸出低電平（ 0V），從而與單片機(jī) AT89S51的管腳電壓相匹配， LM339輸出端 2腳低電平視為異常， SS168與單片機(jī)接法如圖 。 光電傳感外 、 內(nèi) 部結(jié)構(gòu)圖 煙霧傳感器 煙霧探測(cè)器就是 一種測(cè)量 現(xiàn)場(chǎng) 煙霧的濃度 是否超過閥值而判斷是否發(fā)生火災(zāi)的 檢測(cè) 裝置 ， 也可以說他就是一種將現(xiàn)場(chǎng)的煙霧濃度轉(zhuǎn)換為具有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)裝置， 它 內(nèi)部 結(jié)構(gòu) 采用離子式煙霧傳感 器，它 具有 技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的 特點(diǎn) ， 因此湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 被 大量的 運(yùn)用到 在各式各樣的 消防報(bào)警系統(tǒng)中， 跟傳統(tǒng) 的運(yùn)用 氣敏 式 電阻 來測(cè)量 的火災(zāi)報(bào)警器 相比，無論是性能、精確度還是使用壽命 都有了較強(qiáng)的提升 。當(dāng)輸入電壓 UinUr時(shí) ，輸出為高電平 UOH。它用單電源供電， 1/4LM339的反相輸入端加一個(gè)固定的參考電壓，它的值取決于 R1于 R2。輸入信號(hào) Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。 又由 LM339的原理 我們可以知道， 在使用時(shí)輸出端到正電源之間必須要 接一只上拉電阻， 其選擇范圍為選 315K，為滿足本設(shè)計(jì)的要求 選擇 了 ，如圖 。 LM339的 4腳（反相輸入端） 和 6腳（反相輸入端）分別接煙霧傳感器檢測(cè)口和光電傳感器檢測(cè)口，根據(jù)單限比較器電壓傳輸特性可知，當(dāng)煙霧傳感器沒有檢測(cè)到煙霧時(shí)（ 4腳電壓為 5腳參考電壓）根據(jù) LM339引腳圖可知， 2腳輸出高電平；反之，當(dāng)煙霧傳感器檢測(cè)到煙霧時(shí)（ 4腳電壓為 3V大于 5腳參考電壓） LM339的 2腳輸出 為 低電平。利用光電和煙霧傳感器的電壓變化特性，再根據(jù)單限比較器的電壓傳輸特性，就能有效的達(dá)到單片機(jī)檢測(cè)目的并構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的電路。煙霧傳感器供電電壓為 9V，因此煙霧檢測(cè)模塊要單獨(dú)供電。 DSl8820溫度傳感器的電路設(shè)計(jì)如圖 。 又應(yīng)為DS18B20溫度傳感器 的 測(cè)量范圍 很廣，可以測(cè)試 55℃ 到 +125℃ 之間的溫度 ， 其中它 在10℃ 到 +85℃ 的精度可以控制在 177。 它的 CPU僅 需要 有一個(gè)端口線 就能夠 與諸多 DS18B20進(jìn)行控制 ， 所以它 占用微處理器的端口 極 少， 很方便電路的設(shè)計(jì)與實(shí)物的安裝調(diào)試， 簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用 ，更重要的是它 大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性 。這里不再做詳細(xì)的介紹，詳細(xì)請(qǐng) 見 節(jié)。接下面 的 一章節(jié)我們 開始 介紹 本 系統(tǒng) 的從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 。特別注意的是 控制器掉線或者出現(xiàn)故障 時(shí)， 系統(tǒng)它自己 會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式，這樣就不能進(jìn)行正常的 通訊 ， 所以在 這 里就必須對(duì) 復(fù)位位進(jìn)行監(jiān)控。 PCA82C200 的 功能框 架 圖如圖 所示。 但其也有缺點(diǎn)，那就是 它 僅僅 支持標(biāo)準(zhǔn)的信息幀格式。 CAN 通訊收發(fā)器 本系統(tǒng)采用 PHILIPS 公司生產(chǎn)的 PCA82C200 獨(dú)立控制器， 它 具有完成高性能通信協(xié)議所要求的全部必要特性，通過簡(jiǎn)單連接即可完成 CAN 總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。 TXD 顯性超時(shí)時(shí)間 TDOM 規(guī)定了可能的最小位速率 40kBaud。 (3)TXD顯性超時(shí)功能 當(dāng) 硬件或軟件程序的錯(cuò)誤而 使 TXD 引腳 持續(xù)地處在 低電平時(shí)，“ TXD 顯性超時(shí)定時(shí)器”電路可以防止總線進(jìn)入所有網(wǎng)絡(luò)通信 阻塞 的狀態(tài)。 （ 6）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無特殊要求。 （ 4）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km（速率 5Kb/s 以下）。 除此之外 它 還 具有以下幾 點(diǎn)重要特色 [4]： （ 1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。只有當(dāng)收到的信息識(shí)別碼匹配 ASP 測(cè)試時(shí)，收到的消息才被寫入 RXFIFO 或者 RXB。 SJAl040 的硬件框圖如圖 所示。 TJA1040 是控制器局域網(wǎng) CAN 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，它主要應(yīng)用在客車的高速應(yīng)用速度可達(dá) 1Mb/S。 20 腳接地， 40 腳接電源。 接溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)腳，用于讀入溫度。 AT89C52 所用“晶振”頻率在 4MHz 到 24MHz 之間，本論文在此的晶振頻率由 CAN 總線提供， 在它的兩旁可用 30177。 本論文的主節(jié)點(diǎn)采用 AT89C52 芯片作為微控制器，主要是應(yīng)為 AT89C52 內(nèi)部附有ISP 模塊。當(dāng) S2 按鍵被按下時(shí)，電容 C3 放電， RST 腳為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位；當(dāng) S2 被 松開時(shí)，電源將會(huì)使電容充電，從而會(huì)使 RST 腳慢慢地變低電平，從而離開復(fù)位狀態(tài)。 微控制器AT 89 C 52CA N 控制器SJ A 1 0 4 0光隔6 N 137C A N 總線收發(fā)器 82 C 200C A N HC A N L 圖 CAN 通信結(jié)構(gòu)框圖 由上圖我們可以看出，主節(jié)點(diǎn)的 CAN 總線電路由由單片機(jī) AT89C5 CAN 控制器SJA10 CAN 總線驅(qū)動(dòng)器 82C200、光電耦合器 6N137 組成（屏蔽電路中的高頻信號(hào)），CAN 數(shù)據(jù)通過 82C200 傳輸?shù)?SJA1040，經(jīng)單片機(jī) 89C52 處理之后再傳送出去。 其原理是 CAN 數(shù)據(jù)通過 82C200 傳輸?shù)絊JAl040 經(jīng) AT89S52 處理后再傳送出去。 （ 7） 顯性隱性 ： CAN 總線數(shù)值為兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值 “顯性”和“隱性”。 （ 4） 標(biāo)識(shí)符 ：一 個(gè)報(bào)文的內(nèi)容由其標(biāo)識(shí)符 ID 命名， ID 并不指出報(bào)文的目的，但描述了數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報(bào)文濾波來決定該數(shù)據(jù)是否使它們激活。 （ 2） 幀傳送 ：在總線上傳輸?shù)膱?bào)文以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸。 Version 的 A 部分 給出了曾在 CAN技術(shù)規(guī)范版本 中定義的 CAN 報(bào)文格式，而 Version 的 B 部分則 給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式 。 同時(shí) CAN 總線 的現(xiàn)場(chǎng)控制也是當(dāng)今自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題之一。 CAN 總線通信接口中集成了 CAN 協(xié)議的物理層，數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包含 位填充，數(shù)據(jù)塊編碼，循環(huán)冗余校驗(yàn)，優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作 。 （ 3） 第 3 章 主要簡(jiǎn)紹了 基于 CAN 總線的樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 的 從節(jié)點(diǎn) 硬件 的原理與設(shè)計(jì)，同時(shí) 畫出從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)電路圖 。同時(shí)排除誤報(bào)給居民帶來不必要的麻煩，本論文選用了 溫度傳感器、煙霧傳感器 跟 光電傳感器 共 同監(jiān)測(cè) 同一個(gè)火災(zāi) 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境， 盡最大的可能的排 除 誤報(bào)率，保證人們的在自己的家中住的安心，玩的快樂，減少樓宇火災(zāi)對(duì)其產(chǎn)生的麻煩與損失 。同時(shí)， 為了 保證本系統(tǒng)在正常的情況下能夠及時(shí)準(zhǔn)確的能夠往從節(jié)點(diǎn)接收傳來的現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)傳送到主節(jié)點(diǎn)。 單片機(jī) CAN 電路溫度傳感器電路煙霧 、 紅外傳感器電路聲光報(bào)警器 圖 從節(jié)點(diǎn)功能框圖 從上述圖 ，從節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)控制煙霧、紅外傳感 器，溫度傳感器，報(bào)警電路等 。 單片機(jī) C A N 電路聲光報(bào)警器各個(gè)從節(jié)點(diǎn)聲光報(bào)警器 圖 主節(jié)點(diǎn)功能框圖 從上圖 ，主節(jié)點(diǎn)的功能模塊是由微控制器單片機(jī)、 CAN總線 通信電路 、聲光報(bào)警器 等電路組成。 （ 3）執(zhí)行裝置：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度升高到 80℃，現(xiàn)場(chǎng)的煙霧濃度達(dá)到煙霧傳感器的閾值時(shí)并且紅外傳感器檢測(cè)到的信號(hào)超過閥值是，就啟動(dòng)該處從節(jié)點(diǎn)的聲光報(bào)警器而產(chǎn)生聲音跟燈光報(bào)警。 從節(jié)點(diǎn)：主要的任務(wù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，判斷是否發(fā)生火災(zāi)。由上面的描述我們可以很快的得出，在樓宇發(fā)生了火災(zāi)的前期，煙霧 中一氧化碳跟二氧化碳 的濃度對(duì)是否真正的發(fā)生了火災(zāi)起著決定性的因素。而樓宇發(fā)生火災(zāi)的時(shí)時(shí)候，其主要的氣體煙霧成分是一氧化碳跟二湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 氧化碳。分為多線和總線系統(tǒng) ， 這兩個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用程序的形式，根據(jù)火情檢測(cè)器本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電子電路設(shè)計(jì)，以及一個(gè)火情檢測(cè)器和報(bào)警處理控制器以不同的方式，在總線系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸可以進(jìn)一步分為兩個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 2總線系統(tǒng)和多總線系統(tǒng)的應(yīng)用形式。 （ 3） 控制中心報(bào)警系統(tǒng) 控制中心報(bào)警系統(tǒng)是建立在消防控制中心，消防控制設(shè)備，集中火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警控制器和各種區(qū)域火災(zāi)探測(cè)器及其他部件的基礎(chǔ)上。 （ 2） 集中報(bào)警系統(tǒng) 集中報(bào)警系統(tǒng)由火災(zāi)探測(cè)器、 火災(zāi)報(bào)警控制器或一個(gè)地區(qū)的公共領(lǐng)域一般火警報(bào)警控制和集 中火災(zāi)報(bào)警控制器和其他組件。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的種類 基于 CAN總線的樓宇火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)人們的需求大致可以 分為四 類： 他們分別是 控制中心報(bào)警系統(tǒng) ，集中報(bào)警系統(tǒng)和 區(qū)域報(bào)警系統(tǒng) ，還有一些 很少碰到 控制系統(tǒng)。 基于 CAN總線技術(shù)的樓宇火災(zāi)報(bào)警傳感器技術(shù)，通訊技術(shù)等 綜合消防報(bào)警于一體的綜合技術(shù) ，它具有精度高，速度快，實(shí)時(shí)等優(yōu)勢(shì) ， 因此，在火災(zāi)報(bào)警控制使用現(xiàn)場(chǎng) CAN總線技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì) [1]。因此，在工業(yè)建筑與民用建筑，公司大樓，圖書館，賓館，科研和業(yè)務(wù) 部門和其他地方，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已成為一個(gè)必需的設(shè)備 。因此， 消防 設(shè)施 已經(jīng)成為 每一個(gè)場(chǎng)所的必需 設(shè)施，突顯其對(duì)現(xiàn)代人們社會(huì)活動(dòng)的 重要性。 在 100年前，那時(shí)的 科技 還 不發(fā)達(dá) ， 我們偉大的先祖發(fā)揮他們的聰明與才智 總結(jié)出“防為上，救次之，戒為下”的經(jīng)驗(yàn) 來防治 火災(zāi) 。s lives and property losses。從節(jié)點(diǎn)的外圍電路 由 煙霧傳 感器 SS16光電傳感器 ST17 溫度傳感器 DS18B20 和聲光報(bào)警裝置組成。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題 目 名 稱： 基于 CAN總線的樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）： 電氣與 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電自 094 學(xué)