【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00G/歷時(shí)11毫秒沖擊時(shí)間；無錯(cuò)閉合20毫秒（開關(guān)開啟）；無錯(cuò)開啟20毫秒（開關(guān)閉合）為了使輸入信號(hào)更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，應(yīng)采用光電耦合電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，原理如下：當(dāng)探測(cè)器有信號(hào)輸出時(shí)，使光電耦合電路中的發(fā)光二極管通電發(fā)光，進(jìn)而導(dǎo)通相鄰的光敏電阻，使其有電流通過，此電流經(jīng)由RC濾波成為輸入信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)輸入端口，為單片機(jī)提供警情信號(hào)。手動(dòng)報(bào)警為開關(guān)時(shí)元件，其內(nèi)部為一個(gè)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(guān)接口電路如圖27。圖27 門磁控制開關(guān)接口電路門磁控制開關(guān)的主要部分是干簧管開關(guān)電路。原理是利用干簧管開關(guān)裝置，根據(jù)在門窗的開閉狀態(tài)時(shí)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(xiàn)時(shí)能夠及時(shí)自動(dòng)的報(bào)警。干簧管門磁、窗磁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能穩(wěn)定，是對(duì)門窗部位進(jìn)行防護(hù)的最佳選擇。、玻璃破碎探測(cè)器的選擇及接口電路設(shè)計(jì) 玻璃破碎探測(cè)器的設(shè)計(jì)思路同樣窗戶的防盜也尤為重要。玻璃破碎探測(cè)器就是很好的防護(hù)產(chǎn)品，主要分為音頻式玻璃破碎探測(cè)器和振動(dòng)式玻璃破碎探測(cè)器。音頻式玻璃破碎探測(cè)器具有作用范圍大、可靠、靈敏，易于使用等特點(diǎn)。振動(dòng)式玻璃破碎探測(cè)器則直接安裝在玻璃上，因而幾乎不會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤報(bào)警，這意味著振動(dòng)式玻璃破碎探測(cè)器能夠用來保護(hù)裝有窗簾或卷簾的玻璃窗戶。 玻璃破碎探測(cè)器的選擇本設(shè)計(jì)主要選擇較有代表性的美國(guó)Camp。K公司生產(chǎn)的FG1025Z型玻璃破碎探測(cè)器。主要特點(diǎn)：l 內(nèi)置美國(guó)進(jìn)口的處理芯片，防誤報(bào)設(shè)計(jì)；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(dá)到3米，抗輻射干擾；l 適合在廊道、窗戶等室內(nèi)場(chǎng)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(cè)試模式可自動(dòng)轉(zhuǎn)換為報(bào)警模式；l 探測(cè)距離3米；主要指標(biāo)：l 探測(cè)范圍：（最大）l 探測(cè)方向：前160度（最大）l 抗輻射干擾：10～1000MHz，30V/ml 抗靜電干擾：10kvl 報(bào)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(hào)輸出：DC12V，500mA 玻璃破碎探測(cè)器的接口電路設(shè)計(jì)圖28 玻璃破碎探測(cè)器接口電路為了使輸入信號(hào)更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，應(yīng)采用光電耦合電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，原理如下：當(dāng)探測(cè)器有信號(hào)輸出時(shí)，使光電耦合電路中的發(fā)光二極管通電發(fā)光，進(jìn)而導(dǎo)通相鄰的光敏電阻，使其有電流通過，此電流經(jīng)由RC濾波成為輸入信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)輸入端口，為單片機(jī)提供可燃?xì)怏w泄漏警情信號(hào)。玻璃破碎探測(cè)器接口電路如圖28。 玻璃破碎探測(cè)器的工作原理本設(shè)計(jì)的探測(cè)器為音頻式玻璃破碎探測(cè)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(chǎn)生的振動(dòng)做有源傳感器。由于比例破碎聲與室內(nèi)玻璃器皿、電話鈴、鬧鐘、熱水壺鳴、室外的敲門、汽笛、馬達(dá)等各種聲音難以辨別，因此需采用計(jì)算機(jī)特征聲音識(shí)別CAIR技術(shù)、軟件控制的DSP等技術(shù)，以區(qū)分報(bào)警的真?zhèn)?。高品質(zhì)的玻璃破碎探測(cè)器，擁有卓越的抗誤報(bào)能力，只接收被保護(hù)區(qū)域方向上發(fā)出的玻璃破碎信號(hào)，具有雙麥克風(fēng)以及TOA（到達(dá)時(shí)間處理）電路，可隨時(shí)確認(rèn)探測(cè)器工作狀態(tài)。 手動(dòng)報(bào)警按鈕的選擇和接口電路設(shè)計(jì)圖29 PB68手動(dòng)報(bào)警按鈕圖當(dāng)只有孩子、老人以及身體虛弱的病人獨(dú)自在家時(shí)，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(zhǎng)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(shí)向您或報(bào)警接收中心發(fā)送警報(bào)信息。有線緊急按鈕報(bào)警器廣泛應(yīng)用于城市安防、銀行、電信、電力、司法、小區(qū)、工廠、公司、學(xué)校、醫(yī)院、家庭、別墅、倉(cāng)庫(kù)等眾多領(lǐng)域用于緊急報(bào)警。 手動(dòng)報(bào)警按鈕的選擇本設(shè)計(jì)選用產(chǎn)品型號(hào)為PB68的緊急手動(dòng)報(bào)警按鈕（如圖29）：主要技術(shù)參數(shù)：▼ 型號(hào)：PB68▼ 鑰匙復(fù)位▼ 電壓：12VDC▼ 負(fù)載電流：▼ 開關(guān)耐壓：250VDC▼ 報(bào)警方式：常開/常閉▼ 尺寸：545432mm圖210 手動(dòng)報(bào)警按鈕接口電路 手動(dòng)報(bào)警按鈕的接口電路設(shè)計(jì)為了使輸入信號(hào)更穩(wěn)定，干擾更小，信噪比更高，手動(dòng)報(bào)警按鈕接通后的電流經(jīng)由RC濾波成為輸入信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)輸入端口，為單片機(jī)提供手動(dòng)報(bào)警警情信號(hào)。手動(dòng)報(bào)警按鈕電路圖如圖210。 手動(dòng)報(bào)警按鈕的工作原理手動(dòng)報(bào)警按鈕的主要部件是開關(guān)部分。當(dāng)有緊急警情出現(xiàn)時(shí)，通過人工按下按鈕來接通電路，進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，可以通過專用的鑰匙來解除報(bào)警，防止誤報(bào)警。 窗磁防盜報(bào)警器及接口電路設(shè)計(jì)為了使家庭防盜系統(tǒng)更安全嚴(yán)密，本設(shè)計(jì)在用戶的每個(gè)窗戶都安裝了窗磁傳感器，以便在玻璃沒有破碎時(shí)仍能夠?qū)Υ皯暨M(jìn)行保護(hù)、防范和報(bào)警。本設(shè)計(jì)中的窗磁產(chǎn)品與門磁產(chǎn)品相同，并采用并聯(lián)的方式將所有窗磁傳感器相組合，一旦其中有一個(gè)或幾個(gè)有警情信號(hào)，就會(huì)將警情信號(hào)輸入到中央控制單元，在經(jīng)過分析決定是否報(bào)警。窗磁報(bào)警電路設(shè)計(jì)如圖211。圖211 窗磁組合報(bào)警接口電路 報(bào)警警號(hào)的設(shè)計(jì)思路 當(dāng)有警情信號(hào)傳輸至中央控制單元并需要報(bào)警時(shí)，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(bào)警信號(hào)，另一方面也應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警揚(yáng)聲器，用報(bào)警聲音來提示房屋內(nèi)的人員有警情信號(hào)，或是有可燃?xì)怏w泄漏以及有火災(zāi)發(fā)生。 另一方面，當(dāng)系統(tǒng)自檢不正常時(shí)，也應(yīng)由報(bào)警揚(yáng)聲器來提示，以便能夠及時(shí)得到修復(fù)。 報(bào)警警號(hào)的選擇本設(shè)選擇的警號(hào)型號(hào)為L(zhǎng)M103型聲光警號(hào)，其特點(diǎn)和參數(shù)如下：l 流線型外觀設(shè)計(jì)，具裝飾性；l 通用紅色警燈設(shè)置，威懾力強(qiáng)；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(bào)警警號(hào)的電路設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器采用DC12V電源，并經(jīng)由兩級(jí)放大，其電路設(shè)計(jì)如圖212。圖212 警情報(bào)警揚(yáng)聲器電路設(shè)計(jì)CAN總線電路設(shè)計(jì) CAN總線的設(shè)計(jì)思路和特點(diǎn) 　　CAN總線與其它通信網(wǎng)的不同之處有二：一是報(bào)文傳送中不包含目標(biāo)地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎(chǔ)，各接收站根據(jù)報(bào)文中反映數(shù)據(jù)性質(zhì)的標(biāo)識(shí)符過濾報(bào)文，該收的收下，不該收的棄而不用。其好處是可在線上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收；二是特別強(qiáng)化了對(duì)數(shù)據(jù)安全性的關(guān)注，滿足控制系統(tǒng)及其它較高數(shù)據(jù)要求的系統(tǒng)需求。 CAN節(jié)點(diǎn)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(dú)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(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，并且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上PHILIPS的產(chǎn)品型號(hào)比較多，購(gòu)買比較方便。 CAN總線電氣原理圖設(shè)計(jì) CAN硬件電路主要由3部分構(gòu)成：獨(dú)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(fù)責(zé)SJA1000的初始化，通過SJA1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送任務(wù)。SJA1000在電路中是一個(gè)總線接口芯片，通過它實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)微處理器之間的數(shù)據(jù)通信。該電路的主要功能是通過CAN總線接收來自上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析組態(tài)然后下傳給下位機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)控制功能，當(dāng)CAN總線接口接收到下位機(jī)的上傳數(shù)據(jù)，SJA1000就產(chǎn)生一個(gè)中斷，引發(fā)微處理器產(chǎn)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(jī)進(jìn)行分析。SJA1000的AD0～AD7連接到89C51的P0口。，CPU篇外存儲(chǔ)器地址可選中SJA1000，CPU通過這些地址可對(duì)SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀/寫操作。SJA1000的RD、WR、ALE分別與89C51的對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)為了增強(qiáng)CAN總線節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了總線上各CAN節(jié)點(diǎn)間的電氣隔離。不過，應(yīng)該特別說明的一點(diǎn)是，光耦部分所采用的兩個(gè)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(shí)現(xiàn)。這些部分雖然增加了接口電路的復(fù)雜性，但卻提高了節(jié)點(diǎn)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(shè)計(jì)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(gè)5Ω的電阻與CAN總線相連，電阻可起到一定的限流作用，保護(hù)82C250免受過流的沖擊。CANH和CANL與地之間并聯(lián)了兩個(gè)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(gè)防雷擊管，當(dāng)兩輸入端與地之間出現(xiàn)瞬變干擾時(shí)，通過防雷擊管的放電可以起到一定的保護(hù)作用。瞬變干擾（Transient Interference）是電磁兼容領(lǐng)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(shí)間短，脈沖幅值高，能量大，給電子電器設(shè)備的正常運(yùn)行帶來了極大的威脅。82C250的Rs引腳上接有一個(gè)斜率電阻，電阻的大小可以根據(jù)總線通信速度適當(dāng)調(diào)整，一般在16～140kΩ之間。總線收發(fā)器接口電路如圖215。圖215 總線收發(fā)器接口電路技術(shù)特性： 　 （1）CAN遵從ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。采用雙絞線，通信速率最高可達(dá)到1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/。 　　（2）CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。因而傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)生嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系，使總線上其它節(jié)點(diǎn)不受影響，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。 （3）CAN支持多主工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可在任何時(shí)候主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)和全局廣播方式接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)則主動(dòng)停止發(fā)送，從而避免了總線沖突。注意事項(xiàng)：（1）總線兩端必須接兩個(gè)終端匹配電阻R T，忽略掉它們，會(huì)使數(shù)據(jù)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(dòng)發(fā)送能力和CAN控制器的差動(dòng)接收能力，TXD和RXD引腳分別發(fā)送經(jīng)過驅(qū)動(dòng)后的發(fā)送和接收信號(hào)。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(shí)，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(shí)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(hào)/INT接至AT89C51的/INT0端，通過中斷方式與AT89C51通信。系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)需要提供各種探測(cè)器的+5V,+ 12V電壓，同時(shí)還需提供單片機(jī)和其它芯片的工作的+5V電壓，所以電源的穩(wěn)定與否關(guān)系到了整個(gè)系統(tǒng)的是否穩(wěn)定。本電源設(shè)計(jì)主要采用7812和7805來構(gòu)成穩(wěn)壓電路。 電源模塊元件的選擇電子產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用的是TO220封裝。這種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、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(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對(duì)于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地，對(duì)于79**負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)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(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78數(shù)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?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 電源模塊的電路原理設(shè)計(jì)如圖217。圖217 電源模塊電路設(shè)計(jì)　　 這是一個(gè)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(dāng)220V的交流電經(jīng)變壓器變壓為12V的交流電，在經(jīng)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(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大