【正文】 T i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 23 J un 20 07 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ C L I E N T ~ 1. D D BD r a w n B y :D1I N 40 0+ C 1470μV1 V0GNDL M 29 40 C T 5. 0R1R410KR3R210KR85KT G 38 13L M 31 12314812 1 34 6 電路、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、可尋址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路， 32 條可編程的線、兩個(gè) 16 位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè)可編程全雙工串行口、 5 個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 AT89C51 系列單片機(jī)是一種低功耗高性能 CMOS 型 8 位單片機(jī)，它除了具有與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容的若干特性外，最為突出的優(yōu)點(diǎn)就是其片內(nèi)集成了 4KB的 F1ashPEROM(Programmable Erasable Read Only Memory)用來存放應(yīng)用程序，這個(gè) Flash 程序存儲(chǔ)器除允許用一般的編程器離線編程外，還允許在應(yīng)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)在線 編程，并且還提供了對(duì)程序進(jìn)行三級(jí)加密保護(hù)的功能。 圖 38 氣體探測(cè)器電路圖 AT89C51 單片機(jī)的設(shè)計(jì) ATMEL 公司的 AT89C51 系列單片機(jī)均以 MCS51 系列單片機(jī)作為內(nèi)核，并將 ATMEL 特有的 Flash 技術(shù)與 80C31 內(nèi)核結(jié)合在一起，生產(chǎn)出 AT89C51 系列單片機(jī)。這些元件在室溫時(shí)提供大約 伏的參考電壓。 TG3813/R1 分壓器的輸出電壓引到電壓比較器 LM311 的正輸入端（ 2 腳）。次觸發(fā)點(diǎn)（ 5000ppm）對(duì)避免可燃?xì)怏w泄漏而招致危險(xiǎn)是足夠低的。 TG3813 與 R1 組合在一起組成檢測(cè)電路。 傳感器有一加熱線圈，其工作電壓為直流 5V，這一電壓利用市電經(jīng)整流穩(wěn)壓取得。 本節(jié)使用氣敏傳感器 TG3813。電路的設(shè)計(jì)符合 UL217 規(guī)范。信號(hào)閥值是由專用集成電路內(nèi)部設(shè)置。 離子感煙火災(zāi)報(bào)警電路如圖 37 所示。 DQ295 的管腳功能如下：離子 感煙式火災(zāi)探測(cè)器 的輸出接 15 腳，內(nèi)部振蕩器外接電容接 12 腳，定時(shí)器電阻接 7 腳， 1 15 腳為輸入保護(hù)用， 4 腳為 檢測(cè)腳， 13 腳為電壓及靈敏度設(shè)置腳。 圖 34 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu) 圖 35 UD02 結(jié)構(gòu)圖 由于離子 感煙式火災(zāi)探測(cè)器 的大量產(chǎn)生，促使專用集成電路的發(fā)展， DQ295為離子感煙傳感器專用集成電路。它有三個(gè)電極： A 電極（接 +5V）、 B 電 極（接地）、C 電極（接 ADC0809）。 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu)如圖 34 所示。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 MCU P1 ﹢ 5v DS18B20 本節(jié)設(shè)計(jì)采用 UD02 型離子 感煙式火災(zāi)探測(cè)器 ，它的靈敏度高，可靠性 好，其性能滿足 UL217 標(biāo)準(zhǔn)。外電離室有孔與外界相通，煙霧可進(jìn)入電離室，而內(nèi)電離室是密封的，煙霧不能進(jìn)入。 VDD： 電源電壓。 GND： 地 。 圖 32 溫度探測(cè)器電路 2． DS18B20引腳及功能 DS18B20的封裝如圖 33所示 (PR35封裝 )。 DS18B20 的測(cè)溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示。由于總線上的所有器件都通過一條信號(hào)線傳輸信息，總線上的每個(gè)器件在不同的時(shí)間段驅(qū)動(dòng)總線，這相當(dāng)于把數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線合在了一起。而一線總線技術(shù)則很好地解決了這個(gè)問題。 工作原理 目前大多數(shù)傳感器系統(tǒng)都采用放大 傳輸 數(shù)模轉(zhuǎn)換這種處理模式。為了提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確度，本 設(shè)計(jì) 還采用了溫度探測(cè)器 和 離子 感煙式火災(zāi)探測(cè)器，并且不再是簡(jiǎn)單的依靠火災(zāi)探測(cè)器內(nèi)部電路設(shè)置的閥值來確定是否發(fā)出火災(zāi)報(bào)警，而是由探測(cè)器把監(jiān)視場(chǎng)所的兩個(gè)火災(zāi)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)地傳輸給現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)控制器，然后對(duì)兩種探測(cè)器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最后將判斷結(jié)果通過 CAN 總線傳送給主控制器 。主要包括 CAN控制器 SJA1000初始化子程序、 CAN總線接收，發(fā)送子程序、 CAN總線通信子程序、系統(tǒng)信號(hào)采集子程序等。主機(jī)操作系統(tǒng)選用基于 PC系列機(jī)的中文 Windows 2021 及以上版本，支撐軟件包括圖形支撐軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)信息采集軟件、人機(jī)交互系統(tǒng)等。如圖 21所示。 5） 各類探測(cè)器 各 類火災(zāi)探測(cè)器負(fù)責(zé)檢測(cè)所在區(qū)域的煙霧濃度、溫度等信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過收發(fā)電路與節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行通信。它通過上層信道接收火災(zāi)報(bào)警控制器傳來的報(bào)警信息并進(jìn)行處理，以供消防部門進(jìn)行決策。同時(shí)，火災(zāi)報(bào)警控制器存儲(chǔ)本區(qū)域所 有事件、故障和報(bào)警數(shù)據(jù)。 2） 系統(tǒng)主控制器 火災(zāi)報(bào)警主控制器主要負(fù)責(zé)接受各類火災(zāi)探測(cè)器和監(jiān)視控制模塊的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理儲(chǔ)存，同時(shí)和城市火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 CAN總線節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá) 110 個(gè)，大大降低了系統(tǒng)成本，提 高了通信的實(shí)時(shí)性。 — 媒體相關(guān)接口 (MDIMedium Dependent Interface)。 物理層又分為： — 物理信令 (PLSPhysical Signalling)。 CAN 總線的分層結(jié)構(gòu) CAN 遵從 OSI 模型，按照 OSI 基準(zhǔn)模型， CAN 結(jié)構(gòu)劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，按照 IEEE 和 標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)鏈路層又分為： — 邏輯鏈路控制 (LLCLogic Link Control)。 ⒁ 開發(fā)系統(tǒng)廉價(jià)， OEM 用戶容易操作。 ⑿ CAN 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線聯(lián)系，以使 總線上其他操作不受影響。 ⑽ 通訊介質(zhì)采用廉價(jià)的雙絞線，無特殊要求。 ⑼ CAN 采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)年為 8 個(gè)。 ⑺ CAN直接通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá) l0KM/5Kbps，通訊速率最高可達(dá) 1Mbps/40m。 ⑸ CAN 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，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(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù) ，有效避免了總線沖突。利用這一特點(diǎn)，也可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。 ⑵ CANBUS 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO11898 CANBUS 規(guī)范為 , PARTB。用 CANBUS 做工程最大的特點(diǎn)，就是啟動(dòng)成本低。在自動(dòng)化電子領(lǐng)域的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制部件、傳感器、抗滑系統(tǒng)等應(yīng)用中， CAN 的速率可到 1M bit/s. CAN 的信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，具有現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)。由于 CAN 卓越的特性及極高的可靠性，故而非常適合工業(yè)過 程監(jiān)控設(shè)備互連。 CAN 是由德國(guó) Bosch 公司為汽車的監(jiān)督、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，例如 :控制發(fā)動(dòng)車點(diǎn)火，注油及復(fù)雜的加速、剎車、抗鎖定剎車系統(tǒng)等等。 論文首先 對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)予以分析描述，然后詳 細(xì)敘述了硬件和軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)， 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)有著廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景，是 火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展方向。 節(jié)點(diǎn) 控制器可以通過單線驅(qū)動(dòng)溫度傳感器和煙霧傳感器，形成復(fù)合式信號(hào)采集 控制 系統(tǒng)。 RS232適配卡由轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 搭建， MAX232 是 AXIM 公司生產(chǎn)的 一種雙組驅(qū)動(dòng) /接收器芯片， 采用此芯片接口的串行通 信系統(tǒng)只需單一的 +5V 電源。 本 論文 設(shè)計(jì)是通過 CAN 總線組建的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng) [3]。現(xiàn)場(chǎng)總線不單單是一種通信技術(shù)，也不僅僅是用數(shù)字儀表代替模擬儀表，關(guān)鍵是用新一代的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) FCS 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng) DCS，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成 121 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì) IEC標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì) FF的定義 :現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò) 181 按照 SP50 指南，現(xiàn)場(chǎng)總線是“在制造過程現(xiàn)場(chǎng)和安裝在生產(chǎn)控制室先進(jìn)自動(dòng)化裝置中所配置的主要自動(dòng)化裝置之間的一種串行數(shù)字通信鏈路”。(Fieldbus)是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成現(xiàn)場(chǎng)總線的節(jié)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表，如傳感器、變送器、執(zhí)行器和編程器等。 在分散型控制系統(tǒng)（ distribution control system， DCS）的發(fā)展歷程中，較早地在站間通信中采用了局域網(wǎng)（ local area w ork， LAN）技術(shù)。 現(xiàn)場(chǎng)總線 誕生 于 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的初期，它的主要功能是將當(dāng)時(shí)的可編程邏輯控制器（ program mable logic controller， PLC）以一種較簡(jiǎn)潔的方式連接起來。人們對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)期望在于：首先要求系統(tǒng)早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，其次是消除誤報(bào)和降低系統(tǒng)的成本費(fèi)。一是探測(cè)智能、二是監(jiān)控智能、三是探測(cè)智能和控制智能兼 有。 增加系統(tǒng)可靠性是現(xiàn)代火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展方向。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是建立在電子技術(shù)基礎(chǔ)上的一種火災(zāi)報(bào)警技術(shù)。 火災(zāi)報(bào)警技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展 火災(zāi)報(bào)警技術(shù)是預(yù)防火災(zāi)的一項(xiàng)基礎(chǔ) 工作，應(yīng)用范圍廣泛。 現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 在信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，世界上很多國(guó)家的城市都對(duì)建筑獨(dú)立的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采取網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算 機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)相互滲透融合 ， 即利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控城市建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)全程自動(dòng)化，有效地減少人工監(jiān)控環(huán)節(jié)可能造成的火警漏報(bào)、遲報(bào)，這樣大大加強(qiáng)了火災(zāi)的監(jiān)控能力，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)監(jiān)控管理的數(shù)字化?？梢?，火災(zāi)危害性是相當(dāng)慘重的。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)損失上升及火災(zāi)危害范圍擴(kuò)大的總趨勢(shì)是客觀規(guī)律。 it is the development direction of the fire automatic monitoring alarm technology. Key words： CANBUS； Smoke sensor； Temperatures； AT89C51 目錄 摘要 .................................................................................................................................... 2 Abstract .............................................................................................................................. 3 目錄 .................................................................................................................................... 4 第 1 章 緒論 .................................................................................................................... 6 概述 .................................................................................................................... 6 火災(zāi)報(bào)警技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展 ............................................................ 6 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) .................................................................................................... 9 CAN 總線的特點(diǎn) .............................................................................................. 9 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ...................................