【正文】 災發(fā)生的數(shù)量較多 ,同時由于用電用火所引起的火災 ,在火災發(fā)生總量上仍然占據(jù)了比較大的比重 ? 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示 ,全國較大火災共接報 76 起 ,死亡 281 人 ,受傷 54 人 ,直接財產(chǎn)損失 萬元 ,與 2021 年相比 ,死亡人數(shù)增加 %?全國公司廠房所發(fā)生的火災 6779起 。 the third chapter is the fire alarm part of the hardware design of the system, mainly introduces the hardware design of the system in the master node and the node hardware design。單片機 。第二章節(jié)是災報警系統(tǒng)的總體設計部分 ,主要介紹了本系統(tǒng)的總體設計的方案 。 三 ?完成日期及進度 2021 年 3 月 25 日至 2021年 6 月 12日 ? 進度安排 : ~:系統(tǒng)調(diào)研 ,收集資料 ,方案論證 。 (3)可進行數(shù)據(jù)處理 ?顯示 ?存儲等 。 (2)主從節(jié)點通過 CAN 總線通信 。 3. 軟件流程圖 。 ~:畢業(yè)論文撰寫 ,答辯 ? 四 ?同組設計者 (若無則留空 ): 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） IV 五 ?主要參考資料 (包括書刊名稱 ?出版年月等 ): ,新編 MCS51 單片機應用設計 ,哈爾濱工業(yè)大學出版社 ,2021 ,綜合電子設計與實踐 ,清華大學出版社 ,2021 ,基于 C語言編程 MCS51單片機原理與應用 ,清華大學出版社 ,2021 ,單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析 ,北京航空 航天大學出版社 ,2021 系 (教研室 )主任 : (簽章 ) 年 月 日 學院主管領導 : (簽章 ) 年 月 日 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） V 摘 要 伴隨著人們防火意識的不斷增強 ,人們也對火災報警系統(tǒng)技術(shù)給予了更多的重視?傳統(tǒng)意義上的火災報警系統(tǒng) ,很多情況下采用 RS485總線作為系統(tǒng)的通信方式 ,并且采取單一的溫度傳感器監(jiān)控現(xiàn)場環(huán)境 ,在執(zhí)行滅火的裝置中使用玻璃球灑水噴頭 ? 本文主要研究的是基于 CAN總線的 火災報警系統(tǒng)設計的方案以及實現(xiàn)的方法 ,用CAN總線取代傳統(tǒng)的 RS485總線 ,以解決抗干擾能力較差 ?對火災報警響應較慢以及傳輸速率較低等一系列的缺點 ? 本文分為五個章節(jié) ,第一章節(jié)是緒論部分 ,主要介紹本課題研究的背景 ,國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ,以及研究的意義 。第五章是火災報警系統(tǒng)的調(diào)試 ,主要介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程中遇到的問題以及問題的處理方案等等 ? 關鍵詞 :CAN 總線 。 the second chapter is fire alarm system design part, mainly introduced the whole design of the system scheme。 MCU。易燃易爆地方事故所發(fā)生的火災 407 起 。系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進行處理 ?顯示 ?存儲等功能 ,并且根據(jù)測量值可驅(qū)動滅火裝置 ? 課題總體方案設計 本課題是基于 CAN總線的火災報警系統(tǒng) ,系統(tǒng)的總體方案設計采用主從式的結(jié)構(gòu) ,根據(jù)設計的要求 ,設計的主節(jié)點和從節(jié)點功能如下 : (1)主節(jié)點 :接收通過 CAN 通信傳輸過來的從節(jié)點采集到的相關信息 ,并通過液晶顯示屏顯示接收到的相應信息 ?主節(jié)點主要包括以下功能模塊 : ①LCD 顯示屏 :顯示從節(jié)點反饋的相關信息 ? ② 時鐘電路 :記錄火災發(fā)生的時間 ? ③ 報警電路 :當探測到的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)的閾值時觸發(fā)報警電路 ? (2)從節(jié)點 :實時的采集現(xiàn)場環(huán)境的相關數(shù)據(jù) ,實時的通過 CAN 通信反饋現(xiàn)場環(huán)境的溫度和氣體煙霧濃度 ,若發(fā)生火災則控制執(zhí)行裝置 (電機 )的工作 ?從節(jié)點主要包括以下功能模塊 : ① 溫度傳感器 :采集從節(jié)點現(xiàn)場環(huán)境的溫度信號 ? ② 可燃氣體及煙霧傳感器 :采集從節(jié)點現(xiàn)場環(huán)境可燃氣體濃度和煙霧濃度信號 ? ③ 執(zhí)行裝置 :當環(huán)境可燃氣體濃度和煙霧濃度 ?溫度升高或超過閾值時 ,主節(jié)點發(fā)出報警的同時 ,執(zhí)行裝置受到從節(jié)點的控制而帶動電機 ,進行滅火的模擬驅(qū)動 ? (3)主從節(jié)點 之間用 CAN 模塊進行通信 ? (4)根據(jù)各模塊需要完成的功能以及實現(xiàn)的需要 ,設計系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示 : 主節(jié)點 CAN 總線 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 主節(jié)點以及從節(jié)點功能框圖如下 : 如上圖所示 ,主節(jié)點是由單片機 ,LCD1602顯示器 ,時鐘電路 ,報警電路 ,以及 CAN通信電路組成的 ?單片機負責從節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理 。CAN 總線負責將從節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主節(jié)點 。而各個從節(jié)點則設置于樓房的走道及各房間處 ,與主節(jié)點一起掛接在 CAN 總線上 ,以便隨時向主節(jié)點發(fā)送信息 ?各從節(jié)點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 ,主節(jié)點將各從節(jié)點的信息顯示在顯示屏上 ,以便工作人員進行觀測和控制 ? 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 第三 章 火災報警系統(tǒng)的硬件設計 本章任務是對火災報警系統(tǒng)的硬件進行設計 ,主要闡述了主節(jié)點和從節(jié)點的硬件設計 ?在從節(jié)點的設計中 ,根據(jù)系統(tǒng)設計要求的分析 ,即通過傳感器采集到現(xiàn)場環(huán)境的數(shù)據(jù) ,實時的實現(xiàn) CAN 通信傳輸?shù)街鞴?jié)點上 ,設計出相應模塊的實際功能 ,主要包括從節(jié)點上信息采集模塊 ?CAN 電路模塊以及其他功能模塊的設計 ? 主節(jié)點的功能模塊由微控制器 MCU(單片機 )?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計如下一一作出詳細的闡述 ? 主節(jié)點和從節(jié)點 ,都用 80C51 單片機作為微處理器 ?80C51 單片機 是 MCS51 的系列其中一種 單片機 ,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 ,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單片機開發(fā)板上 單片機彈簧座及擴展排針電路 圖 圖 31 單片機彈簧座及擴展排針電路 圖 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 LCD1602 顯示器電路設計 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 ,比如厚度比較薄?方便實現(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 ,目前液晶顯示已經(jīng)廣泛應用于 PDA 移動通信工具 ?數(shù)字攝像機 ?便攜式電腦等很多的領域 ? 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 ,是否帶背光在應用中并沒有什么差別 [5]? 1602A 與單片機的以總線方式連接 ,其硬件連接圖如圖所示 : 圖 34 LCD 硬件連接圖 時鐘電路設計 為了方 便人們可隨時查詢火災事故發(fā)生的時間 ,本系統(tǒng)設計了時鐘電路主要用以記錄相關時間信息 ?隨著人們對實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的時間等相關的信息 ,因 此實時時鐘 (RealTime Clock)被廣泛的應用于各種系統(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江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 和串行 ,不同的芯片要根據(jù)不同的情況進行設計 ? 本 系統(tǒng)主節(jié)點采用的是 DS1302 時鐘芯片 ? DS1302 是 達拉斯 公司 推出的涓流充電 時鐘芯片 ,里面有一個實時時鐘和日歷以及 31 字節(jié)靜態(tài) RAM,可以通過串行接口和單片機進行通信 ?DS1302 工作時 ,將復位腳(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)點時鐘芯片工作原理圖如圖 圖 35 主節(jié)點時鐘芯片電路圖 CAN 模塊通信電路設計 CAN 通信協(xié)議主 要是通過 CAN 控制器完成的 ?實現(xiàn)微處理器接口部分和實現(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 模塊與單片機電路通信電路如下 :江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 圖 36 CAN 模塊與單片機電路連接圖 從節(jié)點硬件設計 從節(jié)點的功能模塊由微控制器 MCU(單片機 )?CAN 通信電路以及可燃氣體及煙霧傳感器電路 ?溫度傳感器電路等電路組成 ?各模塊具體的硬件電路設計如下一一作出詳細的闡述 ? 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 ,比如它體積比較小 ?功耗比較低 ,而且性能有很高 ,具有很強的抗干擾能力強 ,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 ? DSl8B20 功能特點如下 :(1)采用單總線技術(shù) ,與單片機通信只要一根 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。邏輯部分端子供電范圍 Vss:+5V~+7V(可板內(nèi)取電 +5V)。最大功耗 :20W(溫度 T=75℃ 時 )。其他擴展 :控制方向指示燈 ?邏輯部分板內(nèi)取電接口 [10]? 以下是步進電機和 L298N 雙 H 橋直流電機驅(qū)動板的原理連接圖 : 圖 311 步進電機和 L298N 雙 H 橋直流電機驅(qū)動板原理連接圖 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 16 第四章 火災報警系統(tǒng)的軟件設計 本章工作主要圍繞基于 CAN 總線火災報警系統(tǒng)軟件的設計展開 ?首先根據(jù)系統(tǒng)設計所需要完成的整體實現(xiàn)的功能 ,從而開發(fā)出系統(tǒng)各個部分的設計軟件流程圖 ?然后根據(jù)各部分的流程圖 ,結(jié)合主節(jié)點和從節(jié)點所實現(xiàn)的功能再對主 ?從節(jié)點進行詳細的軟件設計 ,進一步完善設計節(jié)點上各功能模塊以及 CAN 通信的軟件程序 ? 本系統(tǒng)的軟件設計 ,主要分為主節(jié)點的軟件設計 ?CAN模塊通信的軟件設計 ?從節(jié)點的軟件設計等三大部分 ?整體實現(xiàn)從節(jié)點對現(xiàn)場相關數(shù)據(jù)的采集與傳送 ,主節(jié)點的顯示與報警 ,并控制執(zhí)行裝置工作等功能 ?為了確保系統(tǒng)能夠正常的工作 ,每次上電時 ,需要對主節(jié)點和從節(jié)點進行初始化 ?從節(jié)點將采集到的現(xiàn)場環(huán)境相關的數(shù)據(jù)信息通過CAN 通信傳輸?shù)街鞴?jié)點 ,而主節(jié)點則通過從節(jié)點傳輸過來的信號數(shù)據(jù)是否超過傳感器的閾值 ,來判斷是否發(fā)生了火災 ?以此同時 ,把發(fā)生火災的相關信息顯示在顯示屏上 ,同時控制其執(zhí)行裝置進行工作 ? 主節(jié)點軟件設計 設計主節(jié)點的整體軟件流程如下圖所示 : 接收從節(jié)點信息 開始 在 LCD 顯示相關信息 發(fā)生異常 顯示并保存相關信息 否 是 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 17 圖 41 主節(jié)點整體軟件流程圖 當從節(jié)點將采集到的現(xiàn)場環(huán)境的相關信息數(shù)據(jù)通過 CAN 實現(xiàn)通信傳輸給主節(jié)點的售后 ,此時 ,相關的信息會在主節(jié)點的顯示屏進行顯示出來 ?當判斷有異常情況發(fā)生時 ,顯示屏上顯示出異常情況 ,并觸發(fā)報警電路 ,以提示工作人員 ? LCD1602 顯示屏的軟件設計 液晶模塊需要顯示的內(nèi)容有 :從節(jié)點采