【正文】 ....................... 27 主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 ........................................... 27 LCD1602 顯示屏功能的測(cè)試 .................................. 27 時(shí)鐘電路模塊功能的測(cè)試 ................................... 28 從節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 ........................................... 28 溫度傳感器電路功能的測(cè)試 ................................. 28 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試 ........................ 29 報(bào)警電路功能的測(cè)試 ....................................... 30 滅火裝置功能的測(cè)試 ....................................... 30 CAN 模塊通信功能的測(cè)試 ......................................... 31 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試 ......................................... 33 結(jié) 語 ............................................. 35 致 謝 ............................................. 36 參考文獻(xiàn) ......................................... 37 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 隨著我們社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活、工作以及我們居住的環(huán)境愈來愈相對(duì)的集中，火災(zāi)發(fā)生的可能性也變得日益突出，火災(zāi)給人們所造成的損失和危害也越來越不可忽視，對(duì)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的威脅。所以現(xiàn)在各國(guó)更加注重，更加智能、高效、可靠的型、 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的開發(fā)。每年政府都要撥出很大一筆專項(xiàng)資金，主要應(yīng)用于消防設(shè)備的更新、人員方面的培訓(xùn)以及消防設(shè)施的定期維護(hù)和升級(jí)。這種管理模式已經(jīng)取得了很好的效果。而為了能夠得到更加可靠、穩(wěn)定的通信，本文所研究的系統(tǒng)選用 CAN 總線。主節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊： ① LCD 顯示屏：顯示從節(jié)點(diǎn)反饋的相關(guān)信息。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 （ 4）根據(jù)各模塊需要完成的功能以及實(shí)現(xiàn)的需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示： 主節(jié)點(diǎn) 圖 21 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 從節(jié)點(diǎn) 1 從節(jié)點(diǎn) 2 。 綜上可知，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)反饋的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)定的閾值的時(shí)候，觸發(fā)報(bào)警電路，并且這個(gè)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(dòng)進(jìn)行滅火模擬。 主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)，都用 80C51 單片機(jī)作為微處理器。在沒有 系統(tǒng)電源的情況下，時(shí)鐘芯片也能保持時(shí)間的走動(dòng)，因此可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，來滿足系統(tǒng)對(duì)時(shí)間各種各樣的要求。對(duì)于不同型號(hào)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。 （ 4）每只 DSl8B20 具有一個(gè)獨(dú)有的、不可修改的 64 位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)訪問對(duì)應(yīng)的器件。 溫度和數(shù)字量的對(duì)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℃ 0000011111010000B 07D0H +85℃ 0000010101010000B 0550H +℃ 0000000110010001B 0191H +℃ 0000000010100010B 00A2H +℃ 0000000000001000B 0008H 0℃ 0000000000000000B 0000H ℃ 1111111111111000B FFF8H ℃ 1111111101011110B FF5EH ℃ 1111111001101111B FE6FH 55℃ 1111110010010000B FC90H 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。 步進(jìn)電機(jī)有很多它的優(yōu)勢(shì)，比如通常不需要任何反饋就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度以及位置的控制；不僅有能力和數(shù)組設(shè)備進(jìn)行兼容 , 可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行直接的接收，而且位置誤差也不會(huì)積累起來。 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 2021 毫安，完全符合設(shè)計(jì)的要求。從節(jié)點(diǎn)將采集到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)信息通過 CAN 通信傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，而主節(jié)點(diǎn)則通 過從節(jié)點(diǎn)傳輸過來的信號(hào)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(zāi)。 . 圖 43 DS1302 時(shí)鐘電路流程圖 CAN 模塊通信電路軟件設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)中 CAN 總線通信軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)是：實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間可靠的通信。 初始化主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接受屏蔽寄存器 （ AMR） 和接收代碼寄存器 （ ACR） 的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器 （ IER） 的設(shè)置等。 采用中斷方式接受數(shù)據(jù)的流程圖如下： 開始 結(jié)束 發(fā)送 TX 幀信息 發(fā)送數(shù)據(jù) 發(fā)送 TX 識(shí)別碼 位置發(fā)送請(qǐng)求位 發(fā)送完畢 否 是 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 46 中斷方式接受數(shù)據(jù)的流程圖 從節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 從節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)信息的采集，即通過從節(jié)點(diǎn)上的溫度傳感器、氣體和煙霧濃度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集到的信息傳輸給主節(jié)點(diǎn)。所有的讀、寫時(shí)序至少需要 60us，且每?jī)蓚€(gè)獨(dú)立 的時(shí)序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間。為了達(dá)到以上工作需要，設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)工作流程圖如圖所示： 圖 410 滅火裝置工作流程圖 開始 采集現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào) 電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng) （即不噴水） 檢測(cè)各信號(hào)量超過閥值 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) （即噴水） 是 否 開始 模擬信號(hào)輸入 A/D 口 開啟 A/D 轉(zhuǎn)換 等待轉(zhuǎn)換完成 讀取 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 結(jié)束 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 從上圖可以看出，首先采集到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的各種信息，其次對(duì)這些信息進(jìn)行分析判斷，如果檢測(cè)各信號(hào)量超過閥值的話，則電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，滅火裝置進(jìn)行工作；如果檢測(cè)各信號(hào)量沒有超過閥值，則返回繼續(xù)采集現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 判斷。首先現(xiàn)將準(zhǔn)備好的溫度報(bào)警程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)開發(fā)板，主要程序如下： Write1302 (WRITE_PROTECT,0X00)。下面對(duì)不同的信息采集傳感器進(jìn)行功能的測(cè)試。 //發(fā)出讀溫度命令 read_ds18b20()。 } 此時(shí)觀察電路，當(dāng)溫度超過 30 度的時(shí)候，蜂鳴器開始工作，發(fā)出報(bào)警聲， 表明 報(bào)警電路功能 正常，本模塊到此測(cè)試成功。 下圖 是滅火裝置，包括 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，步進(jìn)電機(jī)， 51 單片機(jī)的測(cè)試連接圖， 圖 54 滅火裝置功能的測(cè)試 CAN 模塊通信功能的測(cè)試 CAN 模塊通信在整個(gè)系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵性的作用，它是主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的橋梁。} } 以下是“收”的主要程序： IO_Init()。 圖 55溫度實(shí)時(shí)傳輸測(cè)試 圖 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試 通過以上主節(jié)點(diǎn)上的各模板功能、從節(jié)點(diǎn)的各模板功能、 CAN 模塊通信功能都進(jìn)行了成功的測(cè)試之后，接下來就對(duì)此設(shè)計(jì)的基于 CAN 總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)綜合的測(cè)試，以下就進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的模擬。 第四步：將溫度傳感器放在，筆記本電腦的散熱口處。 在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了一些坎坷和挫折，由于剛接觸火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、 CAN 總線的相關(guān)知識(shí)，對(duì)于有些知識(shí)點(diǎn)還不能完全理解。這過程中花費(fèi)了張老師很多時(shí)間和精力，在此向張老師表示衷心地感謝。 經(jīng)過三個(gè)多月的努力，基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，調(diào)研收集分析有關(guān)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的資料，總結(jié) CAN 模塊工作原理及其特點(diǎn)；分析 CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線基本通訊原理及 CAN 總線協(xié)議具體技術(shù)細(xì)節(jié)；采用 51 單片機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的微處理器，進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的各個(gè)模塊硬件設(shè)計(jì)，分析各個(gè)模塊功能和特點(diǎn)；進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括溫度傳感器電路程序設(shè)計(jì)，可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路程序設(shè)計(jì)，滅火裝置電路程序、 LCD 顯示程序等，并進(jìn)行 CAN 總線通訊設(shè)計(jì)。江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 56火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的整體測(cè)試圖 圖 57 火災(zāi)報(bào)警器整體測(cè)試屏幕顯示的煙霧濃度和溫度圖片 綜上所述，通過系統(tǒng)的各個(gè)功能模 塊以及系統(tǒng)整體的測(cè)試，表明本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，即主從節(jié)點(diǎn)通過 CAN 總線通信，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等，根據(jù)測(cè)量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置等功能。 第二步：用打火機(jī)將香煙點(diǎn)燃，將其放在從節(jié)點(diǎn) MQ2 傳感器的下方，香煙飄出的煙，接觸到傳感器，傳感器將收集到的相關(guān)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過 CAN模塊傳輸給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)通過顯示屏顯示出來。 //使能 SJA1000 接收中斷位 WriteSJARegBlock(16,Send_CAN_Info_ID,5)。//使能發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù)。i4。 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試演示圖如下： 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 53可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試演示圖 報(bào)警電路功能的測(cè)試 將測(cè)試報(bào)警電路功能的相應(yīng)程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)上，主要程序如下： if((tempint30)amp。 //發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 disp_temp()。 //小時(shí)初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT,0x80)。 主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 主節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)從節(jié)點(diǎn)傳輸回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷是否發(fā)出警報(bào)指令，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息通過顯示屏進(jìn)行顯示，并且存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)以備查詢。由于傳感器探頭采集到的煙霧濃度信號(hào)和氣體濃度為模擬量，因此要將其轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)。該通信協(xié)議定義了多種信號(hào)時(shí)序，包括 初始化時(shí)序、寫時(shí)序以及讀時(shí)序。 SJA1000 已接收一組報(bào)文 , 而且報(bào)文已通過驗(yàn)收濾波并放在接收 FIFO 緩沖器中 , 那么將會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)接收中斷。微控制器和 SJA1000 間的狀態(tài)、命令和控制信號(hào)的交換都是在 控制段內(nèi)進(jìn)行完成的。 LCD1602 顯示屏的軟件設(shè)計(jì) 液晶模塊需要顯示的內(nèi)容有：從節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境溫度、環(huán)境的煙霧和氣體濃度以及火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。然后根據(jù)各部分的流程圖，結(jié)合主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)所實(shí)現(xiàn)的功能 再對(duì)主、從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)上各功能模塊以及 CAN 通信的軟件程序。目前很多領(lǐng)域，比如說傳真機(jī)、數(shù)控機(jī)床、打字機(jī)等設(shè) 備中都大量使用了步進(jìn)電機(jī) [16]。 MQ2 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器模塊原理圖如下：江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 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 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 滅火裝置 電路 本系統(tǒng)使