【正文】 輸出高平（5V），當(dāng)有觸發(fā)報(bào)警信號時(shí)，比較器2腳的輸出低電平（ 0V），從而與單片機(jī)AT89S51的管腳電壓相匹配，LM339輸出端2腳低電平視為異常， SS168與單片機(jī)接法。一旦遇到有煙霧進(jìn)入外電離室時(shí)，由于煙霧顆粒吸附一部分離子，使外室的α離子放射出來的電流減小，其效果相當(dāng)于它的內(nèi)部電阻阻值變大，分壓電阻的電位增高。 光電傳感外、內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 煙霧傳感器煙霧探測器就是一種測量現(xiàn)場煙霧的濃度是否超過閥值而判斷是否發(fā)生火災(zāi)的檢湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18測裝置，也可以說他就是一種將現(xiàn)場的煙霧濃度轉(zhuǎn)換為具有一定對應(yīng)關(guān)系的輸出信號裝置，它內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用離子式煙霧傳感器，它具有技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，因此被大量的運(yùn)用到在各式各樣的消防報(bào)警系統(tǒng)中，跟傳統(tǒng)的運(yùn)用氣敏式電阻來測量的火災(zāi)報(bào)警器相比，無論是性能、精確度還是使用壽命都有了較強(qiáng)的提升。ST178對人體輻射的紅外線波長不敏感，對火焰輻射的紅外線可靈敏檢測，價(jià)格實(shí)惠，因此本系統(tǒng)采用該傳感器作為紅外敏感元件。當(dāng)輸入電壓U inUr時(shí)，輸出為高電平UOH。同相端的電壓就等于熱敏圖33左圖所給出了一個(gè)基本單限比較器。它用單電源供電，1/4LM339 的反相輸入端加一個(gè)固定的參考電壓，它的值取決于R1于R2。當(dāng)輸入電壓 UinUr時(shí)，輸出為高電平 UOH。本系統(tǒng)采用單限比較器的特點(diǎn)。又由LM339的原理我們可以知道，在使用時(shí)輸出端到正電源之間必須要接一只上拉電阻，其選擇范圍為選315K。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17， 口。LM339的4腳（反相輸入端）和6腳（反相輸入端）分別接煙霧傳感器檢測口和光電傳感器檢測口，根據(jù)單限比較器電壓傳輸特性可知，當(dāng)煙霧傳感器沒有檢測到煙霧時(shí)（）根據(jù)LM339 引腳圖可知，2腳輸出高電平；反之，當(dāng)煙霧傳感器檢測到煙霧時(shí)（4腳電壓為3V大于5腳參考電壓） LM339的2腳輸出為低電平。根據(jù)煙霧、光電傳感器的電壓變化特性可分別確定它們參考電壓為2V 和3V 。利用光電和煙霧傳感器的電壓變化特性，再根據(jù)單限比較器的電壓傳輸特性，就能有效的達(dá)到單片機(jī)檢測目的并構(gòu)成一個(gè)簡單的電路。系統(tǒng)通電瞬間，單片機(jī)P1口不管有無外接電路都為高電平。煙霧傳感器供電電壓為9V，因此煙霧檢測模塊要單獨(dú)供電。圖 DS18B20 電路設(shè)計(jì)圖湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16 煙霧，紅外檢測模塊圖 煙霧，紅外檢測模塊接線圖，當(dāng)沒有檢測到火光時(shí)，光電傳感器1腳（檢測口） ；當(dāng)光電傳感器檢測到火光時(shí)，1腳（檢測口） 。DSl8820溫度。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。又應(yīng)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。因此，它廣泛的應(yīng)用在對環(huán)境的溫度控制、設(shè)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。它的CPU僅需要有一個(gè)端口線就能夠與諸多DS18B20進(jìn)行控制，所以它占用微處理器的端口極少，很方便電路的設(shè)計(jì)與實(shí)物的安裝調(diào)試，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用，更重要的是它大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。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(kuò)展串行輸出。這里不再做詳細(xì)的介紹。各模塊具體的硬件電路設(shè)計(jì)將會在本章節(jié)中做出詳細(xì)的闡述。接下面的一章節(jié)我們開始介紹本系統(tǒng)的從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)。 本章小結(jié)這一章節(jié)主要介紹了主節(jié)點(diǎn)硬件電路的設(shè)計(jì)，其中提到了 CAN 總線的特點(diǎn)跟單片機(jī) AT89C52 的使用與設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)出本論文的主節(jié)點(diǎn)部分，其設(shè)計(jì)電路圖如下圖 所示。特別注意的是控制器掉線或者出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)它自己會自動進(jìn)入復(fù)位模式，這樣就不能進(jìn)行正常的通訊，所以在這里就必須對復(fù)位位進(jìn)行監(jiān)控。在復(fù)位模式下可以接收屏蔽，接收代碼，輸出控制寄存器設(shè)置和總線定時(shí)寄存器 0 和 1。PCA82C200 的功能框架圖如圖 所示。在其初始化載入的時(shí)候可以被編程用來配置系統(tǒng)的通信參數(shù)。但其也有缺點(diǎn)，那就是它僅僅支持標(biāo)準(zhǔn)的信息幀格式。PCA82C200 芯片是一種 I/O 設(shè)備基于內(nèi)[5]高強(qiáng)，董力川， CAN 總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用．2022.(2)：33～34.湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12存編址的微控制器。 CAN 通訊收發(fā)器本系統(tǒng)采用 PHILIPS 公司生產(chǎn)的 PCA82C200 獨(dú)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。TXD 顯性超時(shí)會禁能收發(fā)器，使總線處于隱性狀態(tài)。TXD 顯性超時(shí)時(shí)間 TDOM 規(guī)定了可能的最小位速率 40kBaud。定時(shí)器用引腳 TXD的正跳變邊沿復(fù)位。(3)TXD顯性超時(shí)功能當(dāng)硬件或軟件程序的錯(cuò)誤而使 TXD 引腳持續(xù)地處在低電平時(shí)， “TXD 顯性超時(shí)定時(shí)器”電路可以防止總線進(jìn)入所有網(wǎng)絡(luò)通信阻塞的狀態(tài)。(1)喚醒有幾種方法可以將 TJA1040 從睡眠或待機(jī)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(jī)模式到普通或 Pwon 只聽模式的模式轉(zhuǎn)換不會置位喚醒標(biāo)志。（6）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無特殊要求。（5）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá) 110 個(gè)，采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為 8 個(gè)，每幀信息都有 CRC 校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。（4）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km（速率 5Kb/s 以下） 。（2）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。除此之外它還具有以下幾點(diǎn)重要特色 [4]：（1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。 TJA1040 的特點(diǎn) [3]CAN 總線具有較強(qiáng)的糾錯(cuò)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(yuǎn)的傳輸距離，尤其是對中小型分布式控制系統(tǒng)。只有當(dāng)收到的信息識別碼匹配 ASP 測試時(shí)，收到的消息才被寫入 RXFIFO 或者湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10RXB。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(bào)和其所處的狀態(tài)信息。SJAl040 的硬件框圖如圖 所示。SJAl040 主要負(fù)責(zé)把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 CAN 的格式進(jìn)行發(fā)送與接收。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(yīng)用在客車的高速應(yīng)用速度可達(dá) 1Mb/S。31 腳接電源端。20 腳接地，40 腳接電源。 接煙霧傳感器的檢測口，用來檢測現(xiàn)場的煙霧濃度。 接溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)據(jù)腳，用于讀入溫度。又由于 AT89S52 單片機(jī)的復(fù)位為高電平復(fù)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(fù)位不能起到作用，而當(dāng)按下 S2 按鍵時(shí)，電容 C3 放電，使 RST 腳為高電平，從而讓 AT89S52 單片機(jī)復(fù)位，松開時(shí)，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(fù)位狀態(tài)。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。已經(jīng)編程的器件也可以用 ISP 方式擦除或者再編程。本論文的主節(jié)點(diǎn)采用 AT89C52 芯片作為微控制器，主要是應(yīng)為 AT89C52 內(nèi)部附有 ISP 模塊。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8圖 第一種復(fù)位方式工作原理（2）用MAX809，MAX810等電壓監(jiān)控芯片復(fù)位。當(dāng) S2 按鍵被按下時(shí)，電容 C3 放電，RST 腳為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位；當(dāng) S2 被松開時(shí)，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(fù)位狀態(tài)。 AT89C52 微控制器電路相對主節(jié)點(diǎn)跟各從節(jié)點(diǎn)的微控制器的設(shè)計(jì)來說，復(fù)位對其十分重要，這直接決定它能不能正常的工作。微 控 制 器AT89C52CAN控 制 器SJA1040光 隔6N137CAN總 線 收發(fā) 器 82C200CANHCANL圖 CAN 通信結(jié)構(gòu)框圖由上圖我們可以看出，主節(jié)點(diǎn)的 CAN 總線電路由由單片機(jī) AT89C5CAN 控制器 SJA10 CAN 總線驅(qū)動器 82C200、光電耦合器 6N137 組成（屏蔽電路中的高頻信號） ，CAN 數(shù)據(jù)通過 82C200 傳輸?shù)?SJA1040，經(jīng)單片機(jī) 89C52 處理之后再傳送出去。下面我們來介紹上述各元器件在本論文中的應(yīng)用。其原理是 CAN 數(shù)據(jù)通過82C200 傳輸?shù)?SJAl040 經(jīng) AT89S52 處理后再傳送出去。當(dāng)顯性和隱性位同時(shí)發(fā)送時(shí)，總線數(shù)值將為顯性。（7）顯性隱性：CAN 總線數(shù)值為兩種互補(bǔ)的邏輯數(shù)值“顯性”和“隱性” 。 的報(bào)文標(biāo)[2]周鳳余，魯守銀， 總線系統(tǒng)智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息．1999．(6)：25～27.湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7識符為 11 位， 有標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展兩種報(bào)文格式，前者的標(biāo)識符 19 位，后者 29 位。（4）標(biāo)識符：一個(gè)報(bào)文的內(nèi)容由其標(biāo)識符 ID 命名，ID 并不指出報(bào)文的目的，但描述了數(shù)據(jù)的含義，以便網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)有可能借助報(bào)文濾波來決定該數(shù)據(jù)是否使它們激活。（3）裁仲：用于處理總線訪問沖突。（2）幀傳送：在總線上傳輸?shù)膱?bào)文以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳輸。CAN 的一些基本概念 [2]：（1）報(bào)文：報(bào)文就是在總線上所傳送的信息，該信息以不同的報(bào)文傳送，但報(bào)文長度要受幀結(jié)構(gòu)的限制。 Version 的 A 部分給出了曾在CAN 技術(shù)規(guī)范版本 中定義的 CAN 報(bào)文格式，而 Version 的 B 部分則給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式。為此，1991 年 9 月 Philips Semiconductors 制訂并發(fā)布了 CAN 技術(shù)規(guī)范(Version )。同時(shí) CAN 總線的現(xiàn)場控制也是當(dāng)今自動化技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題之一。它出現(xiàn)在分布式控制系統(tǒng)主從節(jié)點(diǎn)之間，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)并可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。CAN 總線通信接口中集成了 CAN 協(xié)議的物理層，數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包含位填充，數(shù)據(jù)塊編碼，循環(huán)冗余校驗(yàn)，優(yōu)先級判別等項(xiàng)工作。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6第 2 章 樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 現(xiàn)場 CAN 總線簡介CAN 中文名為控制器局域網(wǎng)，它是一種實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)或者有效支持分布式控制的控制器。（3）第 3 章主要簡紹了基于 CAN 總線的樓宇火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的從節(jié)點(diǎn)硬件的原理與設(shè)計(jì)，同時(shí)畫出從節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)電路圖。同時(shí)簡紹了現(xiàn)有的樓宇報(bào)警器的種類，最后對本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案作了詳細(xì)的描述。同時(shí)排除誤報(bào)給居民帶來不必要的麻煩，本論文選用了溫度傳感器、煙霧傳感器跟光電傳感器共同監(jiān)測同一個(gè)火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境，盡最大的可能的排除誤報(bào)率，保證人們的在自己的家中住的安心，玩的快樂，減少樓宇火災(zāi)對其產(chǎn)生的麻煩與損失。如果主節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間沒有接收到從節(jié)點(diǎn)的ID號，就說明該從節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，提醒工作人員盡快排除故障。同時(shí)，為了保證本系統(tǒng)在正常的情況下能夠及時(shí)準(zhǔn)確的能夠往從節(jié)點(diǎn)接收傳來的現(xiàn)場采集信號傳送到主節(jié)點(diǎn)。由上面的流程框圖我們可以看出：主節(jié)點(diǎn)連接到CAN總線上，以便及時(shí)的接受并處理每個(gè)從節(jié)點(diǎn)接收和發(fā)送來的信號，并提示每個(gè)從節(jié)點(diǎn)環(huán)境變量做出準(zhǔn)確和及時(shí)的行動，從而控制所在從節(jié)點(diǎn)上的單片機(jī)的聲光報(bào)警裝置來提醒現(xiàn)場人員或者該樓宇的管理人員，從而讓火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)。單 片 機(jī) CAN電 路溫 度 傳 感 器 電 路煙 霧 、 紅 外 傳 感 器 電 路聲 光 報(bào) 警 器圖 從節(jié)點(diǎn)功能框圖湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5，從節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)控制煙霧、紅外傳感器，溫度傳感器，報(bào)警電路等。各模塊中的各個(gè)具體硬件的電路設(shè)計(jì)部分將會在下面的節(jié)中做出具體的描述。單 片 機(jī) CAN電 路聲 光 報(bào) 警 器各 個(gè) 從 節(jié) 點(diǎn)聲 光 報(bào) 警 器圖 主節(jié)點(diǎn)功能框圖，主節(jié)點(diǎn)的功能模塊是由微控制器單片機(jī)、CAN總線通信電路、聲光報(bào)警器等電路組成。湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4主 節(jié) 點(diǎn)從 節(jié) 點(diǎn) 2從 節(jié) 點(diǎn) 1CAN總 線……圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖：各從節(jié)點(diǎn)的傳感器將其所在的現(xiàn)場收集到的具體信息發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，再從所掛接的從節(jié)點(diǎn)所控制的單片機(jī)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)的通信電路，再經(jīng)過主節(jié)點(diǎn)的通信電路傳送到CAN總線，經(jīng)過CAN總線所控制的單片機(jī)處理完之后再將信號發(fā)回給各個(gè)從節(jié)點(diǎn)，從而讓在該從節(jié)點(diǎn)上的控制單片機(jī)做出相應(yīng)的反應(yīng)，控制其所在的聲光報(bào)警器發(fā)生報(bào)警。（3）執(zhí)行裝置：當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境的溫度升高到80℃，現(xiàn)場的煙霧濃度達(dá)到煙霧傳感器的閾值時(shí)并且紅外傳感器檢測到的信號超過閥值是，就啟動該處從節(jié)點(diǎn)的聲光報(bào)警器而產(chǎn)生聲音跟燈光報(bào)警。從節(jié)點(diǎn)包括以下功能模塊：（1）溫度傳感器：收集各從節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場環(huán)境的溫度信號。從節(jié)點(diǎn)：主要的任務(wù)監(jiān)測現(xiàn)場，判斷是否發(fā)生火災(zāi)。為了能夠達(dá)到上面描述的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)為加強(qiáng)本系統(tǒng)的信息傳輸可靠性與實(shí)時(shí)性而選用了CAN總線設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了主、從節(jié)點(diǎn)電路模塊來滿足本設(shè)計(jì)的要求：主節(jié)點(diǎn)：主要任務(wù)是從各個(gè)從節(jié)點(diǎn)處接收現(xiàn)場的信息，判斷哪一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生火災(zāi)，并在顯示屏上顯示其異常地點(diǎn)。由上面的描述我們可以很快的得出，在樓宇發(fā)生了火災(zāi)的前期，煙霧中一氧化碳跟二氧化碳的濃度對是否真