【文章內容簡介】 用的是28BYJ48步進電機，28BYJ48步進電機是永磁式的減速步進電機，減速比為1：64。步進電機如下圖所示，圖39 28BYJ48步進電機示意圖 這個步進電機一共有五根引線，他們分別是：紅色、橙色和黃色以及粉色和藍色等五種顏色。其中橙色與黃色，以及粉色和藍色四根接線依次是A、B、C、D繞組的一端，紅色引線是四個繞組的公共端。 步進電機有很多它的優(yōu)勢，比如通常不需要任何反饋就可以實現對速度以及位置的控制；不僅有能力和數組設備進行兼容, 可以對數字信號進行直接的接收，而且位置誤差也不會積累起來。除此之外，還可以實現快速啟停等等[9]。步進電機的品種規(guī)格十分豐富, 按照它們不同的工作原理和結構可以劃分為以下四種主要型式，分別是特種電機，磁阻式電機，永磁式電機和混合式電機。它不使用位移傳感器就可以實現定位的精確, 因此被廣泛的應用到精確定位系統(tǒng)中。目前很多領域，比如說傳真機、數控機床、打字機等設備中都大量使用了步進電機[16]。 本系統(tǒng)中使用L298N 雙 H 橋直流電機驅動板的目的是，為了提高系統(tǒng)的I／O口的載流量。因為80c51單片機的P0、PPP3的口線，只有10 毫安的輸出驅動能力，但是28BYJ48步進電機在工作的時候所需要的電流需要幾百毫安。所以在I／O口必須得增加功率驅動芯片。L298N芯片驅動部分峰值電流2000毫安，完全符合設計的要求。 L298N 雙 H 橋直流電機驅動芯片的驅動部分端子供電范圍 Vs：＋5V～＋35V ； 如果需要板內取電，則供電范圍Vs：+7V～+35V，驅動部分峰值電流 Io：2A；邏輯部分端子供電范圍 Vss：＋5V～＋7V（可板內取電＋5V）；邏輯部分工作電流范圍:0～36mA；控制信號輸入電壓范圍：低電平：－≤Vin≤，高電平：≤Vin≤Vss；使能信號輸入電壓范圍：低電平：－≤Vin≤（控制信號無效），高電平：≤Vin≤Vss（控制信號有效）；最大功耗：20W（溫度 T＝75℃時）；存儲溫度：－25℃～＋130℃；驅動板尺寸: 48mm*43mm*33mm(帶固定銅柱和散熱片高度)；驅動板重量：33g；其他擴展：控制方向指示燈、邏輯部分板內取電接口[10]。以下是步進電機和L298N 雙 H 橋直流電機驅動板的原理連接圖：圖311 步進電機和L298N 雙 H 橋直流電機驅動板原理連接圖第四章 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。首先根據系統(tǒng)設計所需要完成的整體實現的功能，從而開發(fā)出系統(tǒng)各個部分的設計軟件流程圖。然后根據各部分的流程圖，結合主節(jié)點和從節(jié)點所實現的功能再對主、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。整體實現從節(jié)點對現場相關數據的采集與傳送，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)點將采集到的現場環(huán)境相關的數據信息通過CAN通信傳輸到主節(jié)點，而主節(jié)點則通過從節(jié)點傳輸過來的信號數據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 開始 設計主節(jié)點的整體軟件流程如下圖所示:接收從節(jié)點信息在LCD顯示相關信息否發(fā)生異常是顯示并保存相關信息圖41 主節(jié)點整體軟件流程圖 當從節(jié)點將采集到的現場環(huán)境的相關信息數據通過CAN實現通信傳輸給主節(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容有：從節(jié)點采集到的環(huán)境溫度、環(huán)境的煙霧和氣體濃度以及火災發(fā)生的時間。液晶屏工作流程圖如下：顯示溫度顯示煙霧氣體濃度設第一行顯示位置結束設第二行顯示位置延時LCD初始化開始圖42 液晶屏工作流程圖如上圖所示，液晶屏工作的流程圖，首先對LCD進行初始化，其次進行延遲，然后對液晶屏進行設置第一行顯示的位置，顯示的內容是煙霧氣體的濃度，之后對第二行顯示位置進行設置，并顯示的內容是溫度，最后結束，這就是液晶顯示屏一個整體的工作流程。 時鐘電路軟件設計 以下是DS1302時鐘電路流程圖，從圖上看出，首先對DS1302進行初始化，其次讀取DS1302時間，然后是顯示時間，顯示時間之后，再次返回到讀取時間的那一步，進行循環(huán)往復，記錄火災發(fā)生的時間，以備事后查詢。詢。 .開始DS1302初始化記錄火災發(fā)生時間時間顯示時間圖43 DS1302時鐘電路流程圖 CAN模塊通信電路軟件設計 火災報警器系統(tǒng)中CAN 總線通信軟件設計的任務是：實現主節(jié)點和從節(jié)點之間可靠的通信。CAN 應用節(jié)點的程序設計主要分為 3 部分: SJA1000初始化程序、信號發(fā)送程序、信號接收程序。 CAN控制器的初始化 初始化設計在CAN總線系統(tǒng)設計中十分重要，特別是對CAN控制器的初始化尤為重要。在系統(tǒng)正常工作之前，微控制器要對SJAl000進行初始化，以保證系統(tǒng)的各部分之間能進行正確的數據交換。微控制器和 SJA1000 間的狀態(tài)、命令和控制信號的交換都是在控制段內進行完成的。初始化加載以后, 寄存器的接收屏蔽、接收代碼和總線定時寄存器 0和1 以及輸出控制就不能改變了[12]。 SJA1000 共有 2 種工作模式: 工作模式和復位模式。當硬件復位或控制器掉電的時候，就會自動進入復位模式，SJA1000 只有在復位模式下才能被初始化。初始化主要包括工作方式的設置、接收濾波方式的設置、接受屏蔽寄存器（AMR）和接收代碼寄存器（ACR）的設置、波特率參數設置和中斷允許寄存器（IER）的設置等。在初始化完成以后, CAN總線就可以開始進行數據的接收與發(fā)送工作, 其初始化流程圖：開始 進入CAN控制器復位模式 TXDC腳（）配置 與CAN有關的中端配置 CAN位定時的配置 驗收濾波器的配置選擇操作模式，推出CAN控制器復位模式結束是否使用CAN中斷？NY CAN初始化流程圖 圖44 CAN初始化流程圖 發(fā)送信號報文是通過信號發(fā)送模塊實現的。節(jié)點報文的發(fā)送主要是通過發(fā)送子程序執(zhí)行的，在發(fā)送的時候，只需要把待發(fā)送的數據按照特定的格式組成一幀報文，把它傳輸到SJAl000的發(fā)送緩沖區(qū)當中之后，再啟動SJAl000，進行發(fā)送就可以了。發(fā)送程序分發(fā)送遠程幀和數據幀兩種[11].開始位置發(fā)送請求位否發(fā)送完畢發(fā)送TX幀信息發(fā)送TX識別碼是結束發(fā)送數據圖45 SJAl000發(fā)送程序流程圖 信號接收模塊程序設計 采用中斷方式接收數據的流程下圖所示。SJA1000已接收一組報文, 而且報文已通過驗收濾波并放在接收 FIFO 緩沖器中, 那么將會產生一個接收中斷。這個時候，AT89C51可以很快的起到作用, 將自己收到的報文傳輸到自身報文存儲器之中。隨后，通過置位命令寄存器的相應標志位 RRB, 發(fā)送一個釋放接收緩沖器的命令。在釋放了接收緩沖器之后,SJA1000 開啟所有中斷, 等待接收下一組的報文[14]。 采用中斷方式接受數據的流程圖如下：開始關閉所有中斷接收中斷取出緩沖數據置位RRB位開所有中斷返回中斷 圖46 中斷方式接受數據的流程圖 從節(jié)點軟件設計 從節(jié)點主要負責信息的采集，即通過從節(jié)點上的溫度傳感器、氣體和煙霧濃度傳感器進行數據的采集，將采集到的信息傳輸給主節(jié)點?，F在根據從節(jié)點具體實現的功能進行從節(jié)點整體軟件流程的設計，流程圖如下：