【正文】 班 級(jí)： 電自 094 學(xué)號(hào) 09401300422 最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 20xx 屆 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 畢業(yè)論文 （ 20xx 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 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 學(xué) 生 姓 名： 黃 鋒 班 級(jí)： 電自 094 學(xué)號(hào) 09401300422 指導(dǎo)教師姓名： 廖鎮(zhèn) 勛 職稱 講師 最終評(píng)定成績(jī) 20xx 年 6月 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 為 快捷 有效 的 預(yù)測(cè)火 災(zāi)的發(fā)生， 減少人們生命和財(cái)產(chǎn)損失； 解決“傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警器只對(duì)單一物理或化學(xué)信號(hào)進(jìn)行探測(cè)而容易使報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)或漏報(bào)”等 問(wèn)題 從而 設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)處都設(shè)計(jì)有 CAN 通信電路模塊，由控制器 SJAl040 和收發(fā)器 82C200 組成CAN 通信接口。 關(guān)鍵詞： 傳感器 ， 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) ， CAN 總線 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II ABSTRACT For the efficient and effective prediction fires, reducing people39。使用“ 火 ” 的 過(guò)程中 ， 人們 總是在 不斷 地 總結(jié) 發(fā)生 火災(zāi) 的 規(guī)律， 盡可能地盡最大可能減少火災(zāi)對(duì)人身 財(cái)產(chǎn) 造成的 傷害或損失 。 這樣 的報(bào)道時(shí)常會(huì)出現(xiàn)在電視、雜志上，讓人們苦不堪言。 常言道：“水火無(wú)情”，“賊偷半全光火”是火災(zāi) 的描述最真實(shí)的寫照。對(duì)于實(shí)時(shí)快速處理大量的數(shù)據(jù)的檢測(cè)器和控制器之間的應(yīng)該是更迅速地改進(jìn)，低錯(cuò)誤率的通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)中的受控設(shè)備在一個(gè)特殊的環(huán)境中，很多的信號(hào)的干擾應(yīng)予以考慮 ， 同時(shí) 它自身 也 可以獨(dú)立運(yùn)行和操作完成本身與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警消防功能。隨著城市現(xiàn)代化建設(shè) [1] 章歡 .基于 CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].武漢：武漢大學(xué)， 20xx. 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的發(fā)展， 火災(zāi)危害性的宣傳增強(qiáng)了人們的消防意識(shí) ， 所以自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警 的研究將是未來(lái)發(fā)張的重點(diǎn)和方向。應(yīng)考慮使用集中報(bào)警系統(tǒng)的形式。這些系統(tǒng) 適合應(yīng)用在 高層酒店， 辦公 寫字樓等消防 系統(tǒng) 。 （ 4） 其它報(bào)警系統(tǒng) 在另外的特點(diǎn)和根據(jù)建筑物火災(zāi)報(bào)警控制器火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)被劃分成不同的形式，可以 分為以 上兩種基本設(shè)計(jì)，也可以按照各個(gè)功能模塊及樓層顯示中使用的火災(zāi)探測(cè)器等火災(zāi)報(bào)警控制器連接。 本 系統(tǒng)的需求分析及總體方案設(shè)計(jì) 當(dāng)樓宇遇到火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度會(huì)快速地升高，也會(huì)出現(xiàn)火花，同時(shí)煙的濃度會(huì)有著顯著地提升。在正常情況下，當(dāng)物體燃燒的火焰溫度到 100℃ 時(shí) ， 現(xiàn)場(chǎng)中的煙霧內(nèi)一氧化碳跟二氧化碳的含量已經(jīng)超過(guò)了空氣含量的 6%，而 在正常的大氣中，一氧化碳和二氧化碳的總含量在大氣中約為 3%。同時(shí)也定時(shí)的發(fā)出信號(hào)用以檢測(cè)各個(gè)從節(jié)點(diǎn)是否處在正常的工作狀態(tài)。 （ 2）煙霧、紅外傳感器：收集各從節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的煙霧濃度以及紅外傳感器的紅外 信號(hào)。 主節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)框圖如下圖 。 從節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)框圖如下圖 。該傳感器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)將被發(fā)送到主節(jié)點(diǎn)的信湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 息的形式，而主節(jié)點(diǎn)到從節(jié)點(diǎn)的 從管理人員能夠很容易地聽(tīng)到報(bào)警信號(hào) ， 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可以從本機(jī)開(kāi)始運(yùn)作，及時(shí)控制住火勢(shì)控制其執(zhí)行。 本論文的 主要工作 本論文主要是 在已有 的 CAN 總線上開(kāi)發(fā)樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并在原有的基礎(chǔ)上 做出 響應(yīng)的改進(jìn)與 創(chuàng)新， 其 主要 特點(diǎn) 表現(xiàn) 為 ： 選用 CAN 總線 讓 樓宇報(bào)警器在 通信 方面 更加 的 可靠 與穩(wěn)定。 （ 2） 第 2 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 主節(jié)點(diǎn)硬件 的原 理以及設(shè)計(jì)，并畫出主節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)電路 圖。 CAN 總線最初是由德國(guó)博世公司開(kāi)發(fā)的，在 20 世紀(jì) 80 年 代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制和數(shù)據(jù)交換之間的測(cè)試設(shè)備而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議 ，它是 的 通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維，通信速率高達(dá) 1Mbps 的 一種多主總線控制器 。 CAN 總線的高性能和高可靠性也同時(shí)得到各業(yè)界的認(rèn) 可，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，船舶，醫(yī)療設(shè)備，工業(yè)設(shè)備等場(chǎng)所。該技術(shù)規(guī)范包括 A 和 B 兩部分。當(dāng)總線空閑時(shí)，任何連接的單元均可開(kāi)始發(fā)送一個(gè)新報(bào)文。依據(jù)其報(bào)文標(biāo)識(shí)符與 RTR 位來(lái)確定。 （ 6） 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求 ： 通過(guò)發(fā)送一個(gè)遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，該數(shù)據(jù)幀和對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程幀 以相同的標(biāo)識(shí)符命名。 本論文采用的 CAN 通信 主要由 微控制芯片 AT89C5 CAN 控制器 SJAl0 CAN總線驅(qū)動(dòng)器 82C200、光電耦合器 6N17 組成。 本文主節(jié)點(diǎn)的 CAN 通信結(jié)構(gòu)框圖及其 流程圖 如 下 圖 所示。單片機(jī)復(fù)位電路目前主要有以下 兩種方法 ： （ 1） 正常的工作模式下， RST 腳與地電位相等為低電平，所以復(fù)位起不了作用。 綜合上述的兩 種設(shè)計(jì)方案，其中方案 2 的可靠性及穩(wěn)定性比較高，大多數(shù)用在 ARM等復(fù)雜跟要求比較高的設(shè)計(jì)電路中，相對(duì)而言其成本也比較的高，而本論文對(duì)復(fù)位電路的要求并不是非常的嚴(yán)格，所以將第 2 種法案舍棄而選用較為簡(jiǎn)單、低廉的方案 1。 主節(jié)點(diǎn)所用的微控制器的最小 系統(tǒng)電路圖如下圖 所示。 圖 微控制器最小系統(tǒng) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 如圖 所示 為最小系統(tǒng)圖，下面簡(jiǎn)紹各個(gè) 引腳的元器件的鏈接： 用于控制發(fā)光二極管， 用來(lái)做燈光報(bào)警用。 作為 聲光報(bào)警器的 控制口 ，用來(lái)提醒該樓宇的工作管理人員或者現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)的居民 。 CAN 總控制器 本系統(tǒng) CAN 總線收發(fā)器采用 PHILIPS 公 司生產(chǎn)的 TJA1040 芯片。它 本身自帶發(fā)送與 接收緩沖 裝置，而且它還具有較強(qiáng) 的錯(cuò)誤報(bào)警和雙重濾波處理 功能 。 IML 在 其 CPU 的控制 下 ，將數(shù)據(jù)寫入到發(fā)送 消息緩沖區(qū) ， 發(fā)送緩沖區(qū)和位時(shí)序處理邏輯 輸出到 CAN 總線 ，經(jīng) CAN 總線處理 的數(shù)據(jù)由 位流處理器跟位時(shí)序處理邏輯器 始終監(jiān)視 CAN 總線 ，如果檢測(cè)到 一個(gè)有效的 頭時(shí)，“平安隱性控制級(jí)別”的轉(zhuǎn)換過(guò)程開(kāi)始收到的第一個(gè)處理器比特流處理 ASP BSP P 濾波器刀接收信息。 由于 在其中CAN 總線 采用了許多新 的技術(shù)及獨(dú)特 設(shè)計(jì)， 讓它與 一般的通信總線 作比較 ，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。 （ 3）可以點(diǎn)對(duì) 點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。 (2)總線故障診斷 正常模式中，在收發(fā)器使總線顯性時(shí)， TJA1001 通過(guò)引腳 /ERR 提供了一個(gè)低電平有效的總線故障診斷輸出， 檢測(cè)到的總線故障可以在正常模式從引腳 /ERR 讀出。收發(fā)器保持禁能直到 RXD 變成顯性而 TXD 是隱性或者將模式切換到正常模式。收發(fā)器保持禁能直到 RXD 是顯性而 TXD 是隱性或者將模式切換到正常模式。該 芯片 的獨(dú)立操作 系統(tǒng)就如同是 RAM 一樣的片內(nèi)寄存器修正而 實(shí)現(xiàn)的。 同時(shí)這個(gè)段 也能用來(lái)通過(guò) 微控制器來(lái)控制 系統(tǒng)上的 CAN 總線上 的通信 。通常是當(dāng) CAN初始化寄存器 才進(jìn)行 上述 的復(fù)位 設(shè)置，當(dāng) CAN 進(jìn)入工作模式，他們不會(huì)改變價(jià)值， 操作模式中的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送和接收。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 主節(jié)點(diǎn)硬件 電路全圖 圖 主節(jié)點(diǎn)主圖 分解圖 1(左圖 ) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 主節(jié)點(diǎn)主圖 分解圖 2(右圖 ) 到此 論文的 系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)已經(jīng)完成 。 微控制器與 CAN 通信電路設(shè)計(jì) 從節(jié)點(diǎn)的微控制器與主節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)相同，都采用 AT89C52芯片，其最小系統(tǒng)電路圖與主節(jié)點(diǎn)相同；并且從節(jié)點(diǎn)的 CAN通信電路與主節(jié)點(diǎn)采用同樣的設(shè)計(jì)。 它正常運(yùn)行時(shí) 可以采用外置 電源也 可以應(yīng)用 寄生電源 ， 電壓范圍為 ～ 。 本論文設(shè)計(jì)采用了 數(shù)據(jù)總線 來(lái)對(duì)其進(jìn)行 供電，電 壓為 5V。應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)以及任何熱敏感系統(tǒng)。煙霧傳感器沒(méi)有檢測(cè)到煙霧時(shí)， YW腳（檢測(cè)口）電壓約為 ，當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)， YW腳（檢測(cè)口）電壓約為 3V。為防止單片機(jī)誤 判斷，設(shè)計(jì)單片機(jī)檢測(cè)到低電平時(shí)為異常。 由上述可知 ， LM339的 5腳和 7腳電壓分別為固定值 2V和 3V， 從而計(jì)算出該模塊相應(yīng)電阻阻值 如 圖 。 LM339的 1腳和 2湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 腳高低電平變化可由單片機(jī)來(lái)判斷，確認(rèn)單片機(jī)檢測(cè)到低電時(shí)為異常。 圖 給出了一個(gè)基本單 限比較器。 下圖為某儀器中過(guò)熱檢測(cè)保護(hù)電路。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。 下圖 、外部結(jié)構(gòu)圖。 一旦 煙霧 的濃度超過(guò) 限定 的檢測(cè)的值 時(shí)，電位 就會(huì) 增高到能觸發(fā)開(kāi)關(guān)電路而 啟動(dòng) 報(bào)警。三極管基極直接與單片機(jī) 。但如果串接電阻過(guò)大，導(dǎo)致電流過(guò)小，發(fā)光二極管無(wú)法點(diǎn)亮，因此發(fā)光二極管串接一個(gè) 560Ω的電阻。當(dāng)把手動(dòng)控制模塊中控制按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，直到按下復(fù)位按鍵時(shí)聲光報(bào)警才停止。首先 我們結(jié)合第一章節(jié)中的第三小節(jié)中所描述的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)所要完成的 功能，確定各部分模塊功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體軟件開(kāi)發(fā)流程圖。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(lái)的現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)傳送到主節(jié)點(diǎn)。 綜上所述，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 的主要 工作 是從主從節(jié)點(diǎn) 的信號(hào)傳輸來(lái)進(jìn)行 開(kāi)展。讓后讓主節(jié)點(diǎn)來(lái)處理并分析從各個(gè)從節(jié)點(diǎn)傳上來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)信息。 SJA1040的初始化流程圖如下圖 。 SJAl040子程序 報(bào)文 發(fā)送 流程圖 如 下 圖 。 主節(jié)點(diǎn)巡檢從節(jié)點(diǎn) 在這個(gè)系統(tǒng)中，為了確保每一個(gè)從節(jié)點(diǎn)都處于正常工作狀態(tài)中，如果有一個(gè)從節(jié)點(diǎn)一旦發(fā)生異常時(shí)， 主節(jié)點(diǎn)應(yīng)立即 觸發(fā)電路使聲光報(bào)警器工作，從而 提醒 該樓宇的管理 員或者是工作人員進(jìn)行排 查。 讀溫度子程序溫度是否大于或等于 80
煙光 傳感器是否檢測(cè)到異常煙光 傳感器是否檢測(cè)到異常聲光報(bào)警煙光 傳感器是否檢測(cè)到異常否是是否是否DS 18 B 20 初始化 C A N 總線初始化是 圖 從節(jié)點(diǎn)總體軟件流程圖 在其處在 正常 的 工作 狀態(tài)時(shí) ， 從節(jié)點(diǎn) 會(huì)將 自己的 ID號(hào)碼發(fā)送到主節(jié)點(diǎn) 上 ， 并將 檢測(cè)湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 到的溫度、煙霧、紅外等 信號(hào)發(fā)送到主節(jié)點(diǎn) 上。此傳感器為單總線傳感器，在使用時(shí)得先對(duì)其進(jìn)行初始化，然后讀取溫度經(jīng)所在的單片機(jī)將其傳送到 CAN總線，經(jīng)處理判斷其數(shù)值是否超出閥值，如果是 就啟動(dòng)聲光報(bào)警，并經(jīng)過(guò) CAN總線反饋回 其 所在的單片機(jī)讓其也執(zhí)行聲光報(bào)警裝置，若沒(méi)有超過(guò)閥值則繼續(xù)讀取其溫度值。 本系統(tǒng)應(yīng)用了 CAN總線的控制方式實(shí)現(xiàn)了總控制與掛在總線上的檢測(cè)器之間的通訊，而應(yīng)為本系統(tǒng)應(yīng)用了溫度、煙霧和紅外線 3種火災(zāi)檢測(cè)的復(fù)合型裝 置，從而大大的提高了本系統(tǒng)的誤報(bào)率，這就體現(xiàn)出本系統(tǒng) 的先進(jìn)所在，詳細(xì)的程序見(jiàn)附錄。 在其中的 艱苦 跟努力 都成為一種美好的回憶。 學(xué) 生 簽 名： 日 期： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 附 錄 （ 1） 主節(jié)點(diǎn)代碼 //主節(jié)點(diǎn) 單片機(jī)程序 include include //includeDS18B2039。 char table3[]=Receiveing succeded。//RTR 位（ 1 為遠(yuǎn)程幀， 0 為數(shù)據(jù)幀） unsigned char FrameID_L3。 //溫度緩沖 /*char temp_buffer[3]。 } } } */ 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 void send() { uchar Data,sdat。 temp_buffer[1]=read_byte()。 //void read_temp()。 } } 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)