【文章內(nèi)容簡介】 RST 腳與地電位相等為低電平，所以復位起不了作用。當 S2 按鍵被按下時，電容 C3 放電，RST 腳為高電平，從而使單片機復位；當 S2 被松開時，電源將會使電容充電，從而會使 RST 腳慢慢地變低電平，從而離開復位狀態(tài)。這一種復位方式的原理圖可用下圖 所示。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）8圖 第一種復位方式工作原理（2）用MAX809，MAX810等電壓監(jiān)控芯片復位。綜合上述的兩種設計方案，其中方案 2 的可靠性及穩(wěn)定性比較高，大多數(shù)用在ARM 等復雜跟要求比較高的設計電路中，相對而言其成本也比較的高，而本論文對復位電路的要求并不是非常的嚴格，所以將第 2 種法案舍棄而選用較為簡單、低廉的方案 1。本論文的主節(jié)點采用 AT89C52 芯片作為微控制器，主要是應為 AT89C52 內(nèi)部附有 ISP 模塊。ISP(InSystem Programming)是指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件。已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP 方式擦除或者再編程。主節(jié)點所用的微控制器的最小系統(tǒng)電路圖如下圖 所示。AT89C52 所用“晶振”頻率在 4MHz 到 24MHz 之間，本論文在此的晶振頻率由 CAN 總線提供，在它的兩旁可用 30177。10pF 的電容。又由于 AT89S52 單片機的復位為高電平復位，故讓其工作狀態(tài)下 RST 腳與地電位相等為低電平，讓其復位不能起到作用，而當按下 S2 按鍵時，電容 C3 放電，使 RST 腳為高電平，從而讓 AT89S52 單片機復位，松開時，電源給C3 充電，從而讓 RST 腳漸漸地變成低電平，從而讓其脫離復位狀態(tài)。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）9圖 微控制器最小系統(tǒng)如圖 所示為最小系統(tǒng)圖，下面簡紹各個引腳的元器件的鏈接： 用于控制發(fā)光二極管，用來做燈光報警用。 接溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)腳，用于讀入溫度。 接紅外輻射的檢測口，用來檢測現(xiàn)場的是否有煙霧跟火源產(chǎn)生的強紅外線。 接煙霧傳感器的檢測口，用來檢測現(xiàn)場的煙霧濃度。 作為聲光報警器的控制口，用來提醒該樓宇的工作管理人員或者現(xiàn)場活動的居民。20 腳接地，40 腳接電源。119 腳接 CAN 總線主節(jié)點的輸出總線，用來進行主從節(jié)點之間的通訊。31 腳接電源端。 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。TJA1040 是控制器局域網(wǎng) CAN 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口，它主要應用在客車的高速應用速度可達 1Mb/S。TJA1040 為總線提供差動的發(fā)送功能為 CAN 控制器提供差動的接收功能完全符合 ISO 11898 標準，它還有優(yōu)秀的 EMC 性能，在不上電狀態(tài)下有理想的無源性能。SJAl040 主要負責把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 CAN 的格式進行發(fā)送與接收。它本身自帶發(fā)送與接收緩沖裝置，而且它還具有較強的錯誤報警和雙重濾波處理功能。SJAl040 的硬件框圖如圖 所示。主控制器收發(fā)器接口管理邏輯發(fā) 送 緩 沖接 收FIFO 驗 收濾 波CAN核 心模 塊SJA1040CAN總 線圖 SJA1040 的硬件框圖可以看出，SJAl040 的管理主要是由 IML 的邏輯接口、消息緩沖區(qū)位流處理器BSP、位時序處理邏輯 BTL、接收過濾器 ASP、內(nèi)部振蕩器及復位電路、錯誤管理邏輯 EML 等組成。CPU 的命令由 IML 來接收，控制寄存器被定向到主可以提供警報和其所處的狀態(tài)信息。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序處理邏輯器始終監(jiān)視 CAN 總線，如果檢測到一個有效的頭時， “平安隱性控制級別”的轉(zhuǎn)換過程開始收到的第一個處理器比特流處理 ASP BSP P 濾波器刀接收信息。只有當收到的信息識別碼匹配 ASP 測試時，收到的消息才被寫入 RXFIFO 或者湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）10RXB。RXFIFO 中高達 64 字節(jié)的數(shù)據(jù)可以被緩存，數(shù)據(jù)可以被 CPU 讀取，調(diào)制器的錯誤管制可被 EML 調(diào)制，并接收 BSP 錯誤報告，促使 BSP 和 IML 錯誤統(tǒng)計。 TJA1040 的特點 [3]CAN 總線具有較強的糾錯能力，并且還支持差分收發(fā)器，這讓它們能夠適合用于高噪聲環(huán)境，并具有更遠的傳輸距離，尤其是對中小型分布式控制系統(tǒng)。由于在其中CAN 總線采用了許多新的技術及獨特設計，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、實時性和靈活性。除此之外它還具有以下幾點重要特色 [4]：（1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。網(wǎng)絡上的節(jié)點（信息）可分成不同的優(yōu)先級,可以滿足不同的實時要求。（2）采用非破壞性位仲裁總線結構機制，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。（3）可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。（4）直接通信距離最遠可達 10km（速率 5Kb/s 以下） 。通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長 40m） 。（5）節(jié)點數(shù)實際可達 110 個，采用短幀結構，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為 8 個，每幀信息都有 CRC 校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)出錯率極低。節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。（6）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。 TJA1040 的參考數(shù)據(jù)： 參考數(shù)據(jù)助記符 參數(shù) 條件 最小值 最大值 單位VBAT 引腳VBAT的電源電壓 5 27 VVCC 引腳Vcc的電源電壓 VVI/O 引腳VI/O的電源電壓 VIBAT 引腳VBAT電源電流 VBAT = 12V 10 30 μAVCANH 引腳CANH 的直流電壓 0 VCC 無時間限制 27 +40 VVCANL 引腳CANL的直流電壓 0 VCC 無時間限制 27 +40 VVSPLIT 引腳SPLIT的直流電壓 0 VCC 無時間限制 27 +40 VTvj 實際連接點溫度 40 +150 ℃[3]周鳳余,李貽斌,李彩虹,尹燕芳, 總線及其在噴漿機器人中的應用[J].測控技術，2022 年 03 期.[4][M].北京：.湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）11Vesd 所有引腳的靜電放電電壓 人體模型HBM 4 +4 kVTPD TXD到RXD的傳播延遲 VSTB=0V —— 255 ns TJA1040 的功能描述 [5]TJA1040 除了處理 ISO 11898 標準所描述的物理層外，它還可以控制整個 ECU 的功耗( 電源 )管理并對系統(tǒng)進行診斷。(1)喚醒有幾種方法可以將 TJA1040 從睡眠或待機模式喚醒：①通過顯性的總線狀態(tài)喚醒；②通過引腳 WAKE 的邊沿本地喚醒；③從睡眠或待機模式到普通或 Pwon 只聽模式的模式轉(zhuǎn)換不會置位喚醒標志。(2)總線故障診斷正常模式中，在收發(fā)器使總線顯性時，TJA1001 通過引腳 /ERR 提供了一個低電平有效的總線故障診斷輸出，檢測到的總線故障可以在正常模式從引腳/ERR 讀出。(3)TXD顯性超時功能當硬件或軟件程序的錯誤而使 TXD 引腳持續(xù)地處在低電平時， “TXD 顯性超時定時器”電路可以防止總線進入所有網(wǎng)絡通信阻塞的狀態(tài)。TXD 引腳的負跳變沿引發(fā)這個定時器，如果引腳 TXD 的低電平持續(xù)時間超過內(nèi)部定時器的值(TDOM), 收發(fā)器會被禁能強制使總線進入隱性狀態(tài)。定時器用引腳 TXD的正跳變邊沿復位。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。TXD 顯性超時時間 TDOM 規(guī)定了可能的最小位速率 40kBaud。(4)TXD對RXD短路如果引腳 RXD 和 TXD 短路，總線一旦進入顯性后就會呈現(xiàn)持續(xù)的顯性，因為引腳 RXD 的低電平輸入通常要高于連接至(CAN 控制器)。TXD 顯性超時會禁能收發(fā)器，使總線處于隱性狀態(tài)。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。 CAN 通訊收發(fā)器本系統(tǒng)采用 PHILIPS 公司生產(chǎn)的 PCA82C200 獨立控制器，它具有完成高性能通信協(xié)議所要求的全部必要特性，通過簡單連接即可完成 CAN 總線協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。并且它與 ISOll898 的標準完美的兼容，其速率高達可達 1Mbps，并且它能夠采用斜率控制大大的降低了射頻的干擾，最主要的是其在未上電節(jié)點時不會干擾總線，從而增大通信距離，并且很大程度的增強了系統(tǒng)瞬間的抗干擾性能，從而增加其抗干擾的能力并增強了對總線的保護。PCA82C200 芯片是一種 I/O 設備基于內(nèi)[5]高強，董力川， CAN 總線控制系統(tǒng)設計[J].自動化技術與應用．2022.(2)：33～34.湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）12存編址的微控制器。該芯片的獨立操作系統(tǒng)就如同是 RAM 一樣的片內(nèi)寄存器修正而實現(xiàn)的。但其也有缺點，那就是它僅僅支持標準的信息幀格式。PCA82C200 的地址區(qū)包含信息緩沖區(qū)控制段控制段。在其初始化載入的時候可以被編程用來配置系統(tǒng)的通信參數(shù)。同時這個段也能用來通過微控制器來控制系統(tǒng)上的 CAN 總線上的通信。PCA82C200 的功能框架圖如圖 所示。TXDRsRXDVref斜 率 /等 待基 準 電 壓保 護 電 路驅(qū) 動 器接 收 器 76CANHCANLGND2PCA82C20018453圖 PCA82C200 的功能框架圖PCA82C200 他有兩種運行模式：一種是復位，另一種是工作。在復位模式下可以接收屏蔽，接收代碼，輸出控制寄存器設置和總線定時寄存器 0 和 1。通常是當 CAN初始化寄存器才進行上述的復位設置，當 CAN 進入工作模式，他們不會改變價值，操作模式中的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送和接收。特別注意的是控制器掉線或者出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)它自己會自動進入復位模式，這樣就不能進行正常的通訊，所以在這里就必須對復位位進行監(jiān)控。當硬件復位或控制器下線或故障時，當控制器進入復位模式進入工作模式時，需要把復位置 0，強制進行工作模式，這樣就可以正常發(fā)送和接收了。 本章小結這一章節(jié)主要介紹了主節(jié)點硬件電路的設計，其中提到了 CAN 總線的特點跟單片機 AT89C52 的使用與設計，從而設計出本論文的主節(jié)點部分，其設計電路圖如下圖 所示。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）13圖 主節(jié)點硬件電路全圖圖 主節(jié)點主圖分解圖 1(左圖)湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）14圖 主節(jié)點主圖分解圖 2(右圖)到此論文的系統(tǒng)主節(jié)點硬件設計已經(jīng)完成。接下面的一章節(jié)我們開始介紹本系統(tǒng)的從節(jié)點硬件設計。湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）15第 3 章 樓宇火災報警系統(tǒng)從節(jié)點硬件設計從第一章的總體設計中（）：從節(jié)點的功能模塊由微控制器單片機、CAN通信電路、傳感器及執(zhí)行裝置光電報警器等外圍電路組成。各模塊具體的硬件電路設計將會在本章節(jié)中做出詳細的闡述。 微控制器與 CAN 通信電路設計從節(jié)點的微控制器與主節(jié)點的設計相同，都采用AT89C52芯片，其最小系統(tǒng)電路圖與主節(jié)點相同；并且從節(jié)點的CAN通信電路與主節(jié)點采用同樣的設計。這里不再做詳細的介紹。 溫度傳感器模塊DS18B20溫度傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器。其溫度分辨率℃，被測溫度的數(shù)值采用16位數(shù)字符號的擴展串行輸出。它正常運行時可以采用外置電源也可以應用寄生電源， ～ 。它的CPU僅需要有一個端口線就能夠與諸多DS18B20進行控制，所以它占用微處理器的端口極少，很方便電路的設計與實物的安裝調(diào)試，簡化了分布式溫度傳感應用，更重要的是它大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。由于上述的優(yōu)點，所以它能在現(xiàn)場環(huán)境相當惡劣的情況下進行精確的測量。因此，它廣泛的應用在對環(huán)境的溫度控制、設備使用過程中的溫度控制、以及各類測量溫度的電子產(chǎn)品中。本論文設計采用了數(shù)據(jù)總線來對其進行供電，電壓為5V。又應為DS18B20溫度傳感器的測量范圍很廣，可以測試55℃到+125 ℃之間的溫度，其中它在10 ℃ 到+85℃的精度可以控制在177?！嬷畠?nèi)。DSl8B20可編程的分辨率為 9～12位，溫度轉(zhuǎn)換為12 位，最大值為750毫秒。應用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費電子產(chǎn)品溫度計以及任何熱敏感系統(tǒng)。DSl8820溫度。本系統(tǒng)設置在溫度大于或等于80℃時為異常（單片機）。圖 DS18B20 電路設計圖湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）16 煙霧，紅外檢測模塊圖 煙霧，紅外檢測模塊接線圖，當沒有檢測到火光時，光電傳感器1腳（檢測口） ；當光電傳感器檢測到火光時，1腳（檢測口） 。煙霧傳感器沒有檢測到煙霧時，YW腳（檢測口），當檢測到煙霧時， YW腳（檢測口）電壓約為3V。煙霧傳感器供電電壓為9V，因此煙霧檢測模塊要單獨供電。而系統(tǒng)其它模塊的供電電壓為5V，因此要把煙霧傳感器的電源負極與系統(tǒng)的地相連接，這樣才達到了設計要求。系統(tǒng)通電瞬間，單片機P1口不管有無外接電路都為高電平。為防止單片機誤判斷，設計單片機檢測到低電平時為異常。利用光電和煙霧傳