【文章內容簡介】 00G/歷時11毫秒沖擊時間；無錯閉合20毫秒（開關開啟）；無錯開啟20毫秒（開關閉合）為了使輸入信號更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，應采用光電耦合電路對信號進行處理，原理如下：當探測器有信號輸出時，使光電耦合電路中的發(fā)光二極管通電發(fā)光，進而導通相鄰的光敏電阻，使其有電流通過，此電流經由RC濾波成為輸入信號進入單片機輸入端口，為單片機提供警情信號。手動報警為開關時元件，其內部為一個干簧管電路，因此有電壓輸入后，只需將輸出端直接接至管耦隔離電路而無需接地端。門磁控制開關接口電路如圖27。圖27 門磁控制開關接口電路門磁控制開關的主要部分是干簧管開關電路。原理是利用干簧管開關裝置，根據在門窗的開閉狀態(tài)時簧片的位置不同而分別將電路接通或阻斷，從而在警情出現時能夠及時自動的報警。干簧管門磁、窗磁結構簡單，功能穩(wěn)定，是對門窗部位進行防護的最佳選擇。、玻璃破碎探測器的選擇及接口電路設計 玻璃破碎探測器的設計思路同樣窗戶的防盜也尤為重要。玻璃破碎探測器就是很好的防護產品，主要分為音頻式玻璃破碎探測器和振動式玻璃破碎探測器。音頻式玻璃破碎探測器具有作用范圍大、可靠、靈敏，易于使用等特點。振動式玻璃破碎探測器則直接安裝在玻璃上，因而幾乎不會發(fā)出錯誤報警，這意味著振動式玻璃破碎探測器能夠用來保護裝有窗簾或卷簾的玻璃窗戶。 玻璃破碎探測器的選擇本設計主要選擇較有代表性的美國Camp。K公司生產的FG1025Z型玻璃破碎探測器。主要特點：l 內置美國進口的處理芯片，防誤報設計；l LED指示燈；l 外形小巧，嵌入式安裝或吸頂式安裝；l 警戒距離能達到3米，抗輻射干擾；l 適合在廊道、窗戶等室內場所使用；l 外形小巧，接線便捷；l 密閉的PCB板；l 人工/遙控兩種工作模式l 測試模式可自動轉換為報警模式；l 探測距離3米；主要指標：l 探測范圍：（最大）l 探測方向：前160度（最大）l 抗輻射干擾：10～1000MHz，30V/ml 抗靜電干擾：10kvl 報警繼電器：C型，125mA（最大），25VDC（最大）l 工作電壓：直流12Vl 工作電流：30mAl 工作溫度：0～49℃l 信號輸出：DC12V，500mA 玻璃破碎探測器的接口電路設計圖28 玻璃破碎探測器接口電路為了使輸入信號更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，應采用光電耦合電路對信號進行處理，原理如下：當探測器有信號輸出時，使光電耦合電路中的發(fā)光二極管通電發(fā)光，進而導通相鄰的光敏電阻，使其有電流通過，此電流經由RC濾波成為輸入信號進入單片機輸入端口，為單片機提供可燃氣體泄漏警情信號。玻璃破碎探測器接口電路如圖28。 玻璃破碎探測器的工作原理本設計的探測器為音頻式玻璃破碎探測器，它通常安裝在墻上或者頂棚上，是利用玻璃破碎的超聲波來傳感的。也有的是貼在玻璃窗的一角上，利用玻璃破碎產生的振動做有源傳感器。由于比例破碎聲與室內玻璃器皿、電話鈴、鬧鐘、熱水壺鳴、室外的敲門、汽笛、馬達等各種聲音難以辨別，因此需采用計算機特征聲音識別CAIR技術、軟件控制的DSP等技術，以區(qū)分報警的真?zhèn)?。高品質的玻璃破碎探測器，擁有卓越的抗誤報能力，只接收被保護區(qū)域方向上發(fā)出的玻璃破碎信號，具有雙麥克風以及TOA（到達時間處理）電路，可隨時確認探測器工作狀態(tài)。 手動報警按鈕的選擇和接口電路設計圖29 PB68手動報警按鈕圖當只有孩子、老人以及身體虛弱的病人獨自在家時，便攜式緊急按鈕可以為他們提供額外的安全保障。此外，兒童或年長的病人也可以從這種便攜式緊急按鈕中獲益，他們可以隨時向您或報警接收中心發(fā)送警報信息。有線緊急按鈕報警器廣泛應用于城市安防、銀行、電信、電力、司法、小區(qū)、工廠、公司、學校、醫(yī)院、家庭、別墅、倉庫等眾多領域用于緊急報警。 手動報警按鈕的選擇本設計選用產品型號為PB68的緊急手動報警按鈕（如圖29）：主要技術參數：▼ 型號：PB68▼ 鑰匙復位▼ 電壓：12VDC▼ 負載電流：▼ 開關耐壓：250VDC▼ 報警方式：常開/常閉▼ 尺寸：545432mm圖210 手動報警按鈕接口電路 手動報警按鈕的接口電路設計為了使輸入信號更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，手動報警按鈕接通后的電流經由RC濾波成為輸入信號進入單片機輸入端口，為單片機提供手動報警警情信號。手動報警按鈕電路圖如圖210。 手動報警按鈕的工作原理手動報警按鈕的主要部件是開關部分。當有緊急警情出現時，通過人工按下按鈕來接通電路，進行報警。同時，可以通過專用的鑰匙來解除報警，防止誤報警。 窗磁防盜報警器及接口電路設計為了使家庭防盜系統(tǒng)更安全嚴密，本設計在用戶的每個窗戶都安裝了窗磁傳感器，以便在玻璃沒有破碎時仍能夠對窗戶進行保護、防范和報警。本設計中的窗磁產品與門磁產品相同，并采用并聯的方式將所有窗磁傳感器相組合，一旦其中有一個或幾個有警情信號，就會將警情信號輸入到中央控制單元，在經過分析決定是否報警。窗磁報警電路設計如圖211。圖211 窗磁組合報警接口電路 報警警號的設計思路 當有警情信號傳輸至中央控制單元并需要報警時，中央控制單元一方面通過CAN總線向小區(qū)物業(yè)中心發(fā)出報警信號，另一方面也應啟動報警揚聲器，用報警聲音來提示房屋內的人員有警情信號，或是有可燃氣體泄漏以及有火災發(fā)生。 另一方面，當系統(tǒng)自檢不正常時，也應由報警揚聲器來提示，以便能夠及時得到修復。 報警警號的選擇本設選擇的警號型號為LM103型聲光警號，其特點和參數如下：l 流線型外觀設計，具裝飾性；l 通用紅色警燈設置，威懾力強；l ABS外殼，具備一定阻燃性能；l 多種安裝方式可選，靈活方便。額定電壓：12VDC額定電流：300mA工作電壓：12VDC聲壓：108177。3（dB/30cm） 報警警號的電路設計揚聲器采用DC12V電源，并經由兩級放大，其電路設計如圖212。圖212 警情報警揚聲器電路設計CAN總線電路設計 CAN總線的設計思路和特點 　　CAN總線與其它通信網的不同之處有二：一是報文傳送中不包含目標地址，它是以全網廣播為基礎，各接收站根據報文中反映數據性質的標識符過濾報文，該收的收下，不該收的棄而不用。其好處是可在線上網下網、即插即用和多站接收；二是特別強化了對數據安全性的關注，滿足控制系統(tǒng)及其它較高數據要求的系統(tǒng)需求。 CAN節(jié)點核心器件及其選擇 目前廣泛流行的 CAN總線器件有兩大類：一類是獨立的CAN控制器，如82C200、SJA1000及Intel82526/82527等，另一類是帶有在片CAN的微控制器，如P8XC582及16位微控制器87C196CA/CB等。本課題選取PHILIPS公司的SJA1000 CAN控制器以及82C250總線收發(fā)器，主要是考慮到SJA1000支持CAN 。而82C250可以支持110個CAN節(jié)點，并且國內市場上PHILIPS的產品型號比較多，購買比較方便。 CAN總線電氣原理圖設計 CAN硬件電路主要由3部分構成：獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光耦合器6N137。微處理器89C51負責SJA1000的初始化，通過SJA1000實現數據的接收和發(fā)送任務。SJA1000在電路中是一個總線接口芯片，通過它實現上位機與現場微處理器之間的數據通信。該電路的主要功能是通過CAN總線接收來自上位機的數據進行分析組態(tài)然后下傳給下位機的控制電路實現控制功能，當CAN總線接口接收到下位機的上傳數據，SJA1000就產生一個中斷，引發(fā)微處理器產生中斷，通過中斷處理程序接收每一幀信息并通過CAN總線上傳給上位機進行分析。SJA1000的AD0～AD7連接到89C51的P0口。，CPU篇外存儲器地址可選中SJA1000，CPU通過這些地址可對SJA1000執(zhí)行相應的讀/寫操作。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C51的對應引腳相連，INT接89C51的INT0，89C51也可通過中斷方式訪問SJA1000。SJA1000接口電路如圖213。圖213 SJA1000接口電路設計為了增強CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000的TX0和RX0并不是直接連接到82C250的TXD和RXD，而是通過高速光耦6N137后與82C250相連，這樣就很好的實現了總線上各CAN節(jié)點間的電氣隔離。不過，應該特別說明的一點是，光耦部分所采用的兩個電源VCC和VDD必須完全隔離，否則采用光耦隔離也就失去了作用和意義。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶5V隔離輸出的電源模塊實現。這些部分雖然增加了接口電路的復雜性，但卻提高了節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性。光電耦合電路如圖214。圖214 CAN光電耦合電路設計82C250與CAN總線的接口部分也采用了一定的安全和抗干擾措施。82C250的CANH和CANL引腳各自通過一個5Ω的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯了兩個30pF的小電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射的能力。另外，在兩根CAN總線輸入端與地之間分別接了一個防雷擊管，當兩輸入端與地之間出現瞬變干擾時，通過防雷擊管的放電可以起到一定的保護作用。瞬變干擾（Transient Interference）是電磁兼容領域中主要的一種抗干擾方式，特別是雷擊浪涌波，由于持續(xù)時間短，脈沖幅值高，能量大，給電子電器設備的正常運行帶來了極大的威脅。82C250的Rs引腳上接有一個斜率電阻，電阻的大小可以根據總線通信速度適當調整，一般在16～140kΩ之間?？偩€收發(fā)器接口電路如圖215。圖215 總線收發(fā)器接口電路技術特性： 　 （1）CAN遵從ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數據鏈路層與應用層。采用雙絞線，通信速率最高可達到1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/。 　?。?）CAN的信號傳輸采用短幀結構，每一幀有效字節(jié)數為8個。因而傳輸時間短，受干擾的概率低。當節(jié)點發(fā)生嚴重錯誤時，具有自動關閉的功能，切斷該節(jié)點與總線的聯系，使總線上其它節(jié)點不受影響，具有很強的抗干擾能力。 （3）CAN支持多主工作方式，網絡上任一節(jié)點均可在任何時候主動向其它節(jié)點發(fā)送信息，支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/發(fā)送數據，而優(yōu)先級低的節(jié)點則主動停止發(fā)送，從而避免了總線沖突。注意事項：（1）總線兩端必須接兩個終端匹配電阻R T，忽略掉它們，會使數據通信的抗干擾性及可靠性大大降低。 （2）PCA82C250為CAN控制器和物理總線之間的接口，它可以提供向總線的差動發(fā)送能力和CAN控制器的差動接收能力，TXD和RXD引腳分別發(fā)送經過驅動后的發(fā)送和接收信號。其引腳8（R S ）可以選擇2種不同的工作方式：把該引腳直接與地相連，系統(tǒng)將處于高速工作方式，在這種方式下，為避免射頻干擾，建議使用屏蔽電纜作總線；而在波特率較低，總線較短時，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取決于R S 的阻值，實踐表明15200k為R S 較理想的取值范圍，在這種方式下，可以使用雙絞線作總線（本系統(tǒng)采用該工作方式）。（3）SJA1000的TX1腳懸空， CC 上，否則，將不能形成CAN協(xié)議要求的電平邏輯。（4）SJA1000中斷輸出信號/INT接至AT89C51的/INT0端，通過中斷方式與AT89C51通信。系統(tǒng)電源設計 系統(tǒng)電源的設計思路本設計需要提供各種探測器的+5V,+ 12V電壓，同時還需提供單片機和其它芯片的工作的+5V電壓，所以電源的穩(wěn)定與否關系到了整個系統(tǒng)的是否穩(wěn)定。本電源設計主要采用7812和7805來構成穩(wěn)壓電路。 電源模塊元件的選擇電子產品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ** 系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子像是普通的三極管，TO 220 的標準封裝，也有9013樣子的TO92封裝。 圖216 78XX元件圖　 在78 ** 系列三端穩(wěn)壓器中最常應用的是TO220封裝。這種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如又圖216所示。 從正面看①②③引腳從左向右按順序標注，接入電路時①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地，對于79**負壓系列，①腳接地，②腳接負電壓，輸出都是③腳。　　用78系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78數字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7809表示輸出電壓為正9V。 　　因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。 電源模塊的電路原理設計如圖217。圖217 電源模塊電路設計　　 這是一個輸出正9V和正5V的直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7812和7805，C1C1C1C1C1C18分別為輸入端和輸出端濾波電容，當220V的交流電經變壓器變壓為12V的交流電，在經橋式整流電路整流，整流后，由濾波電容濾波，再由穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，輸出得到所需要的直流電壓。在實際應用中，應在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大