【正文】 單片機(jī)語(yǔ)言： C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，這里選用執(zhí)行效率高的 C語(yǔ)言編寫(xiě)。測(cè)量電路的類型視轉(zhuǎn)換元件的不同而定．經(jīng)常采用的有電橋電路和其它特殊電路，加高阻抗輸入電路、脈沖電路、振蕩電路等。 （ 2）轉(zhuǎn)換元件 (變換器 ) 它能將其它物理量直接轉(zhuǎn)換為有確定關(guān)系的電量的元件。除自源型傳感器外，還需外加輔助電源，用框圖表示，如圖 所示。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳感器輸出信號(hào)的形式應(yīng)盡可能是電量。有時(shí)，對(duì)被測(cè)量只進(jìn)行一次變換還不夠，必須進(jìn)行第二次、第三次變換，一直到所希望的能量形式為止。嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該區(qū)別檢測(cè)和變換這兩個(gè)概念。 傳感器是一個(gè)從系統(tǒng)接收功率，通常以另一種形式將功率送到第二個(gè)系統(tǒng)中的器件。 AT89C51 SJA1000 圖 接口主要元器件電路圖 傳感器模塊 上述所說(shuō)的各種信號(hào)采集模塊都是經(jīng)過(guò)傳感器來(lái)進(jìn)行信號(hào)采集 ，再送到 ADC0809，除了溫度傳感器 DS18B20 以外。因本系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，這樣可以直接把 82C250 的 VREF端（約為 ）與 SJA1000 的 RX1 相連 ，從而簡(jiǎn)化了電路。其引腳 8（ RS）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 RS的阻值，實(shí)踐表明 15200k 為 RS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）。 （ 1） 總線兩端必須接兩個(gè)終端匹配電阻 RT，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。 PCA82C250 的目的是為了增大通信距離，提高系統(tǒng) 的瞬間抗干擾能力，保護(hù)總線，降低射頻干擾（ RFI）實(shí)現(xiàn)熱防護(hù)等。 82C250 可以為總線提供不同的發(fā)送性能，為 CAN 控制器提供不同的接收性能。 CAN 總線收發(fā)器選用 PCA82C250 作為總線收發(fā)器。該電路的主要功能是通過(guò) CAN 總線接收來(lái)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(guò)中斷處理程序接收每一幀信息并通過(guò) CAN 總線上傳給上位機(jī)進(jìn)行分析。由以下幾部分構(gòu)成：接口管理邏輯、發(fā)送緩存器、接收緩存器、位流處理器、位定時(shí)邏輯、收發(fā)邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯、控制器接口邏輯等。具有多主結(jié)構(gòu)、總線訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)、成組與廣播報(bào)文功能及硬件濾波功能。 CAN 控制器選用 SJA1000 作為控制器。 CAN 控制器主要由實(shí)現(xiàn) CAN 總線協(xié)議的部 P0 ALE 89C51 /INT1 /WR /RD 74LS373 CLK A D0~D7 B C EOC ST V+ ALE V ST ALE OE = = 1/2 1 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 51 頁(yè) 分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。由于其卓越的性能，極高的可靠性，獨(dú)特靈活的設(shè)計(jì)和低廉的價(jià)格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制、智能大廈、小區(qū)安防、交通工具、醫(yī)療儀器、環(huán)境監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，鍵盤用來(lái)按下出現(xiàn)異常情況的房間號(hào)，用 LED組成的 7段發(fā)光顯示器來(lái)顯示。因此，本作品選用了由 LED組成的 7段發(fā)光顯示器，它有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易于與單片機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。 為了節(jié)約成本，本系統(tǒng)選用簡(jiǎn)易鍵盤作為撥號(hào)輸入。按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或斷開(kāi)，因此必須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼，它基 本上不需要附加什么硬件電路。但硬件電路復(fù)雜，比非編碼簡(jiǎn)易鍵盤成本要高。 編碼鍵盤是只要按下它的某一個(gè)鍵，就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知 CPU接收鍵碼。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。例如，輸出地址 7FF8H 可選通通道 IN4，實(shí)現(xiàn)對(duì) 煙霧 傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址 7FF9H 可選通通道 IN5，實(shí)現(xiàn)對(duì) 煤氣 傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng) =0 時(shí)，與寫(xiě)信號(hào) WR 共同選通 ADC0809。煙霧 、煤氣、防盜 傳感器的輸出分別接到 ADC0809 IN IN6 和 IN7。單片機(jī)啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換后可以做其它工作 ,當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí) ,EOC由 0— 1經(jīng)過(guò)非門傳到 INT端 ,AT89C51收到中斷請(qǐng)求信號(hào) ,若 AT89C51開(kāi)中斷 ,則進(jìn)入中斷服務(wù)程序 ,在中斷服務(wù)程序中單片機(jī)讀取 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。當(dāng) EOC=1時(shí) ,A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束 ,單片機(jī)讀取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 (2)查詢法 :EOC必須接到 AT89C51的一條 I/O線上。 ADC0809的 START端收到下降沿后 ,并不立即進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換 ,EOC=1,而是延遲 10uS后 ,才開(kāi)始 A/D轉(zhuǎn)換 ,EOC變?yōu)榈碗娖健? 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁(yè) 共 51 頁(yè) 圖 ADC0809的讀、寫(xiě)、啟動(dòng)以及 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序圖 圖 EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后 ,A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果 (8位數(shù)字量 )送到三態(tài)鎖存輸出緩沖器 ,此時(shí) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒(méi)有現(xiàn)在 DB0— DB7八條數(shù)字量輸出線上 ,單片機(jī)不能獲取之。 ADC0809的 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程是在時(shí)鐘信號(hào)的協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。 ⑩Vcc —— 正電源電壓 (+5v)。因此，精度要求較高時(shí)，可用高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電源輸入。 ⑨VREF+ 、 VREF —— 正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端。該信號(hào)取反后，若與 MCS－ 51型單片機(jī)引腳 INT0或連接，可引發(fā) CPU中斷，在中斷服務(wù)程序中讀 A／ D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)。 ⑧EOC —— A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。執(zhí)行 MOVX寫(xiě)指令，井非真的將 A中內(nèi)容寫(xiě)進(jìn) 0809，而是產(chǎn)生 WR信號(hào)和 ，從而使 0809的 START和 ALE有效，且輸出 A／ D通道 0地址 A0— A2。 START端與 ALE端連在一起，由 MCS－ 51型單片機(jī) WR與 0809片選端 (例如 )通過(guò)或非門相連，當(dāng) DPTR為 EFF8H，執(zhí)行 “ MOVXDPTR， A” 指令后，將啟動(dòng) 0809模擬通道 0的 A／ D轉(zhuǎn)換。 ⑦START —— 啟動(dòng) A／ D轉(zhuǎn)換信號(hào)。 ⑥ALE —— 地址鎖存允許信號(hào)。通常由 MCS－ 51型單片機(jī)的 OE 端與 0809OE 片選端 (例如 )通過(guò)或非門與 0809OE 端相連接。 ⑤ OE —— A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。若晶振為 6MHz，則 1／ 6為 1MHz時(shí)． A／ D轉(zhuǎn)換時(shí)間為 64μ s。允許范圍為10— 1280KHz，典型值為 640KHz，此時(shí) A／ D轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s通常由 MCS－ 51型單片機(jī) ALE端直接或分頻后與 0809CLK端相連接。 ③CLK —— 外部時(shí)鐘輸入端。由 A0— A2地址 000－ 111選擇 INO－ IN7八路 A／ D通道。A為低位， C為高位。 ②ADDA 、 ADDB、 ADDC—— 3位地址碼輸入端。時(shí)鐘頻率范圍 500KHz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μ s。 ⑤ 可鎖存三態(tài)輸出，輸出電 平與 TTL電平兼容，功耗 15mW。 ③ 單電源 +5v供電，基準(zhǔn)電壓由外部提供，典型值為 +5v，此時(shí)允許輸入模擬電壓為0— 5V。 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 51 頁(yè) (1) 其 主要性能指標(biāo)為 : ① 分辨率為 8位。為了設(shè)計(jì)好 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，使 它達(dá)到預(yù)想的 A/D 轉(zhuǎn)換效果，必須選定合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警。 光報(bào)警模塊 由 AT89C51的 P1口的 P1． 4～ P1． 7分別控制 4個(gè)發(fā)光二極管，予以光報(bào)警 。當(dāng)住戶家中無(wú)人時(shí) ,可把家庭內(nèi)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài) ,當(dāng)竊賊闖入時(shí) ,報(bào)警系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并向小區(qū)安保中心報(bào)警 。 綜合考慮各種因素，作者選用氣敏傳感器 ，用作煤氣報(bào)警。對(duì)于密度大于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的下方。綜合考慮各種因素，作者選擇集成數(shù)字溫度傳感器 DS18B20和煙霧傳感器 NIS09C用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 此單片機(jī)主要用于控制，包括響應(yīng)中斷、延時(shí)、判斷、發(fā)送對(duì)方號(hào)碼等等。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 51 頁(yè) 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 AT89C51的引腳圖如下圖所示： 圖 AT89C51芯片的引腳圖 VCC：供電電壓。其將通用的微處理器和 Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。簡(jiǎn)單介紹如下： AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS8 位單 片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89C51 提供了高性價(jià)比的解決方案。 單片機(jī)控制模塊 經(jīng)過(guò)比較，作者決定使用常用、廉價(jià)的單片機(jī) AT89C51作為主控制器。 (4) 在主控計(jì)算機(jī)上接收單片機(jī)送來(lái)的報(bào)警信號(hào)，發(fā)出報(bào)警信息。 防盜報(bào)警通訊控制主機(jī) CAN 總線 多媒體控制計(jì)算機(jī) 溫度傳感器 煙霧傳感器 煤氣傳感器 熱電紅外傳感器 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 51 頁(yè) (2) 單片機(jī)接收傳感器檢測(cè)信號(hào)，進(jìn)行初步處理，如記錄發(fā)生情況的位置，何種報(bào)警