【正文】 統(tǒng)所設(shè)置的閾值，而火災(zāi)現(xiàn)場的溫度還沒有升高到使玻璃球炸裂的溫度的時(shí)候，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)執(zhí)行裝置的噴頭，即開始工作噴水。比如美國，日本以及德國等比較發(fā)達(dá) 的國家，就已經(jīng)采用了計(jì)算機(jī)與用戶的終端傳感器，抑或是和用戶使用的終端信號(hào)采集器進(jìn)行連接。世界上很多國家都致力于各種各樣的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究和實(shí)驗(yàn)，人們更加重視對(duì)火災(zāi)發(fā)生的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與報(bào)警。 ： (1)選擇合適的溫度及煙霧傳感器； (2)主從節(jié)點(diǎn)通過 CAN 總線通信； (3)可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等； (4)根據(jù)測量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置。 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。 第二階段從 20 世紀(jì)五十年代至七十年代，這期間感煙探測器得到了大力發(fā)展，感溫火災(zāi)探測器處于次要地位。隨著改革開放的春風(fēng)吹遍祖國大地，國外越來越多的企業(yè)開始大規(guī)模的進(jìn)軍我國的消防市場，這些企業(yè)帶來先進(jìn)技術(shù)，與此同時(shí)也大大促進(jìn)了中國市場走向成熟。從節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊： ①溫度傳感器 ：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場環(huán)境的溫度信號(hào)。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第三章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本章任務(wù)是對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要闡述了主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)。 DS1302 工作時(shí)，將復(fù)位腳（ RST）置為高電平，與此同時(shí)將命令信息和 8 位地址裝入移位寄存器，這樣就可以對(duì)任何傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。 （ 8） DSl8B20 的分辨率可由用戶通過 E2PROM 設(shè)置為 9～ 12 位 [11]。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]。 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。 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。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)。 //小時(shí)初始化 Write1302 (WRITE_PROTECT,0x80)。 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測試演示圖如下： 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試演示圖 報(bào)警電路功能的測試 將測試報(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。//使能發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù)。 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。 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)。 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。 圖 55溫度實(shí)時(shí)傳輸測試 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)綜合的測試，以下就進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場的模擬。 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)的測試連接圖， 圖 54 滅火裝置功能的測試 CAN 模塊通信功能的測試 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。 //發(fā)出讀溫度命令 read_ds18b20()。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)。所有的讀、寫時(shí)序至少需要 60us，且每兩個(gè)獨(dú)立 的時(shí)序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間。 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。從節(jié)點(diǎn)將采集到的現(xiàn)場環(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)。 步進(jìn)電機(jī)有很多它的優(yōu)勢，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。 （ 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。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。 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(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)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。這種管理模式已經(jīng)取得了很好的效果。所以現(xiàn)在各國更加注重，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)。 本文分為五個(gè)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；第二章節(jié)是災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)部分，主要介紹了本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)的方案；第三章節(jié)是 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，主要介紹了本系統(tǒng)在主節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)；第四章是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹了系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計(jì)，主節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)， CAN模塊通信電路軟件設(shè) 計(jì)以及從節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)；第五章是火災(zāi)報(bào)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。 四、同組設(shè)計(jì)者（若無則留空）： 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2021 ，綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐，清華大學(xué)出版社， 2021 ，基于 C 語言編程 MCS51 單片機(jī)原理與應(yīng)用，清華大學(xué)出版社， 2021 ，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析，北京航空 航天大學(xué)出版社， 2021 系 (教研室 )主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 摘 要 伴隨著人們防火意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們也對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)給予了更多的重視。全國公司廠房所發(fā)生的火災(zāi) 6779起；居民住宅一共發(fā)生了火災(zāi)有 48548 起；而用作倉儲(chǔ)場所引起的火災(zāi)一共 5463 起，人口比較集中的場所所發(fā)生火災(zāi) 12471 起，因?yàn)榻煌üぞ呤鹿仕?成的火災(zāi) 13049起；易燃易爆地方事故所發(fā)生的火災(zāi) 407 起；城鄉(xiāng)火災(zāi)總量下降。使得他們的消防指揮中心可以快速而又準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)以及火災(zāi)發(fā)生的類型，這樣使得消防部隊(duì)能夠在第一時(shí)間到達(dá)火 災(zāi)發(fā)生的現(xiàn)場，在這其中，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)起到了相當(dāng)大的作用。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用 RS485 總線通信方式，與之相比， CAN 總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，本文主要研究基于 CAN 總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。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(shí)候，及時(shí)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。隨著人們對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)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(duì)應(yīng)的時(shí)間等相關(guān)的信息，因 此實(shí)時(shí)時(shí)鐘（ RealTime Clock） 被廣泛的應(yīng)用于各種系統(tǒng)。 （ 3）用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度。其中橙色與黃色，以及粉色和藍(lán)色四根接線依次是 A、 B、 C、 D 繞組的一 端，紅色引線是四個(gè)繞組的公共端。為了確保系統(tǒng)能夠正常的工作，每次上電時(shí)，需要對(duì)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化。當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉電的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式， SJA1000 只有在復(fù)位模式下才能被初始化。 主機(jī)須要啟動(dòng)讀時(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收。 以下是測試的 圖 51 LCD1602 的動(dòng)態(tài)演示圖片： 圖 51 LCD1602 的動(dòng)態(tài)演示圖 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 時(shí)鐘電路模塊功能的測試 時(shí)鐘電路模板主要負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生時(shí)間的存儲(chǔ)，以備時(shí)候進(jìn)行查詢。 //發(fā)跳過 ROM 匹配命令 write_ds18b20(0xbe)。 //改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,數(shù)字越小，轉(zhuǎn)速越大 } } 此時(shí)觀察，當(dāng)報(bào)警器開始工作的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)開始工作，表明滅火執(zhí)行裝置工作正常，本模塊到此測試成功。 此時(shí)觀察單片機(jī)， A 和 B 單片機(jī)上的 LCD 同步顯示溫度，由此可見， CAN 模塊通信正常，本模塊到此此時(shí)成功。介紹了 CAN 通信工作原理，闡述了選擇 CAN 總線作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間，各個(gè)工作模塊之間的數(shù)據(jù)的通信與 RS485總線的性能比較。 她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、高尚的品格值得我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)，她的諄諄教誨將使我受益終生。此時(shí)觀察到，主節(jié)點(diǎn)上的顯示屏顯示溫度在慢慢的上升，當(dāng)超過 30℃的時(shí)候，發(fā)出報(bào)警現(xiàn)象與第二步所描述的現(xiàn)象一樣。 SJA100HardWareRest()。 滅火裝置功能的測試 滅火裝置功能的測試，主要是測試當(dāng)火災(zāi)發(fā)出警報(bào)的時(shí)候，滅火裝置是否可以順利而又及時(shí)的執(zhí)行，即步進(jìn)電機(jī)是否及時(shí)工作。 溫度傳感器電路功能的測試 將測試溫度程序燒進(jìn)單片機(jī)，主要程序如下： void get_temperature() //溫度轉(zhuǎn)換、獲得溫度子程序 { set_ds18b20()。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第五章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試 本章主要工作是對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試，一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來，只有在實(shí)際的現(xiàn)場環(huán)境中，才能得到真正的檢驗(yàn)。現(xiàn)在根據(jù)從節(jié)點(diǎn)具體實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行從節(jié)點(diǎn)整體軟件流程的設(shè)計(jì)，流程圖如下： 開始 關(guān)閉所有中斷 接收中斷 取出緩沖數(shù)據(jù) 置位 RRB 位 開所有中斷 返回中斷 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 47 從節(jié)點(diǎn)整體軟件流程圖 如上圖所示，首先采集到的信息向 主節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)信息，然后對(duì)判斷采集到的信息是否超過了閥值，如果沒有繼續(xù)向住接待您發(fā)送相關(guān)信息；如果采集到的信息超過了閥值，那么在向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的同時(shí)，報(bào)警并開啟執(zhí)行裝置。 CAN 應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)主要分為 3 部分 : SJA1000 初始化程序、信號(hào)發(fā)送程序、信號(hào)接收程序。 L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs：＋ 5V～＋ 35V ； 如果需要板內(nèi)取電，則供電范圍 Vs： +7V～ +35V，驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 Io： 2A；邏輯部分端子供電范圍 Vss：＋ 5V～＋ 7V（可板內(nèi)取電＋ 5V）；邏輯部分工作電流范圍 :0～36mA；控制信號(hào)輸入電壓范圍：低電平：－ ≤ Vin≤ ，高電平： ≤ Vi