江蘇科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

1、江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）江蘇科技大學(xué)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）學(xué) 院 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 0945533115 指導(dǎo)教師 二零一三年六月江蘇科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)The fire alarm system design based on the CAN bus 江蘇科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書學(xué)院名稱：電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 0945533115 指導(dǎo)教師： 職 稱: 講 師 2013年 3 月 1 日VIII畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等）1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：隨著人們防火意識(shí)的增強(qiáng)，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS-485總線通信方式，與之相比，CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，本文主要研究基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。2.設(shè)計(jì)要求： (1)選擇合適的溫度及煙霧傳感器；(2)主從節(jié)點(diǎn)通過(guò)CAN總線通信；(3)可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等；(4)根據(jù)測(cè)量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置。除以上要求的功能外，設(shè)計(jì)者可增加其他功能。二、完成后應(yīng)交的作業(yè)（包括各種說(shuō)明書、圖紙等）1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份（不少

3、于1.5萬(wàn)字）；2. 外文譯文一篇（不少于5000英文單詞）；3. 軟件流程圖；三、完成日期及進(jìn)度2013年3月25日至2012年6月12日。進(jìn)度安排：1.3.254.5：系統(tǒng)調(diào)研，收集資料，方案論證；2.4.85.10：軟硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3.5.135.24：綜合測(cè)試；4.5.276.12：畢業(yè)論文撰寫，答辯。四、同組設(shè)計(jì)者（若無(wú)則留空）： 五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）:1.張毅剛，新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20062.王振紅，綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐，清華大學(xué)出版社，20083.張培仁，基于C語(yǔ)言編程MCS-51單片機(jī)原理與應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，2002

4、4.沈紅衛(wèi)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析，北京航空航天大學(xué)出版社，2003 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學(xué)院主管領(lǐng)導(dǎo)： （簽章） 年 月 日摘 要 伴隨著人們防火意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們也對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)給予了更多的重視。傳統(tǒng)意義上的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，很多情況下采用RS-485總線作為系統(tǒng)的通信方式，并且采取單一的溫度傳感器監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，在執(zhí)行滅火的裝置中使用玻璃球?yàn)⑺畤婎^。本文主要研究的是基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案以及實(shí)現(xiàn)的方法，用CAN總線取代傳統(tǒng)的RS-485總線，以解決抗干擾能力較差、對(duì)火災(zāi)報(bào)警響應(yīng)較慢以及傳輸速率較低等一系列的缺點(diǎn)。本文分為五個(gè)章節(jié)，第一章節(jié)是緒論

5、部分，主要介紹本課題研究的背景，國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，以及研究的意義；第二章節(jié)是災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)部分，主要介紹了本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)的方案；第三章節(jié)是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分，主要介紹了本系統(tǒng)在主節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)；第四章是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹了系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計(jì)，主節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)，CAN模塊通信電路軟件設(shè)計(jì)以及從節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)；第五章是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試，主要介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及問(wèn)題的處理方案等等。關(guān)鍵詞：CAN總線；單片機(jī)；火災(zāi)報(bào)警器AbstractWith people's growing awareness of fire preventio

6、n, fire alarm system, people also pay more attention. The traditional sense of the fire alarm system, in many cases by using RS-485 bus as the communication system, and take the temperature sensor to monitor the environment is a single, the use of glass ball sprinkler in the device to carry out the.

7、This paper mainly studies the method of CAN bus fire alarm system design scheme and Realization Based on, to replace the traditional RS-485 bus with CAN bus, in order to solve the problem of poor anti-interference ability, alarm of slow response and low transmission rate of a series of shortcomings

8、on the fire.This paper is divided into five chapters, the first chapter is the introduction part, mainly introduces the research background, development situation at home and abroad, and the significance of the research; the second chapter is fire alarm system design part, mainly introduced the whol

9、e design of the system scheme; the third chapter is the fire alarm part of the hardware design of the system, mainly introduces the hardware design of the system in the master node and the node hardware design; the fourth chapter is the software design of the system of fire alarm, mainly introduces

10、the overall design of system software, the master node software design, communication module circuit design software CAN and from the software design; the fifth chapter is the system debugging fire alarm, mainly introduces the debugging process of the system problems and solutions.Keywords：CAN bus;

11、MCU; fire alarm目 錄第一章 緒論11.1本課題研究背景11.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.3 本文的研究意義3第二章 災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容42.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求42.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4第三章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 83.1主節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)83.1.1 LCD1602顯示器電路設(shè)計(jì)93.1.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)103.1.3 CAN模塊通信電路設(shè)計(jì)113.2 從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)123.2.1溫度傳感器電路設(shè)計(jì)123.2.2 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路設(shè)計(jì)143.2.3滅火裝置電路16第四章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 18 4.1系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì)184.2 主節(jié)

12、點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)184.2.1 LCD1602顯示屏的軟件設(shè)計(jì)194.2.2 時(shí)鐘電路軟件設(shè)計(jì)204.3 CAN模塊通信電路軟件設(shè)計(jì)204.3.1 CAN控制器的初始化204.3.2信號(hào)發(fā)送模塊程序設(shè)計(jì)214.3.3 信號(hào)接收模塊程序設(shè)計(jì)224.4 從節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)234.4.1 溫度傳感器電路的軟件設(shè)計(jì)244.4.2 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路的軟件設(shè)計(jì)254.4.3 滅火裝置的軟件設(shè)計(jì)26第五章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試285.1 主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試285.1.1 LCD1602顯示屏功能的測(cè)試285.1.2 時(shí)鐘電路模塊功能的測(cè)試295.2 從節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試295.2.1 溫度傳感器電路功能的測(cè)試

13、305.2.2可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試315.2.3 報(bào)警電路功能的測(cè)試315.2.4 滅火裝置功能的測(cè)試325.3 CAN模塊通信功能的測(cè)試335.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試34結(jié) 語(yǔ)37致 謝38參考文獻(xiàn) 39第一章 緒論1.1本課題研究背景 隨著我們社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活、工作以及我們居住的環(huán)境愈來(lái)愈相對(duì)的集中，火災(zāi)發(fā)生的可能性也變得日益突出，火災(zāi)給人們所造成的損失和危害也越來(lái)越不可忽視，對(duì)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的威脅。世界上很多國(guó)家都致力于各種各樣的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究和實(shí)驗(yàn)，人們更加重視對(duì)火災(zāi)發(fā)生的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與報(bào)警。2011年，我國(guó)公安部消防局公布了當(dāng)年的全國(guó)

14、火災(zāi)情況，全國(guó)共接到報(bào)火災(zāi)一共125402起，死亡人數(shù)一共1106人，受傷人數(shù)有572人，直接造成的財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失有18.8億元。其中，尤其是在節(jié)日期間，燃放煙花原因所造成的火災(zāi)有所增多，還有建設(shè)施工的工地、以及小作坊和小商店等場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量較多，同時(shí)由于用電用火所引起的火災(zāi)，在火災(zāi)發(fā)生總量上仍然占據(jù)了比較大的比重。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)較大火災(zāi)共接報(bào)76起，死亡281人，受傷54人，直接財(cái)產(chǎn)損失8468.2萬(wàn)元，與2010年相比，死亡人數(shù)增加3.3%。全國(guó)公司廠房所發(fā)生的火災(zāi)6779起；居民住宅一共發(fā)生了火災(zāi)有48548起；而用作倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)所引起的火災(zāi)一共5463起，人口比較集中的場(chǎng)所所發(fā)生火災(zāi)1

15、2471起，因?yàn)榻煌üぞ呤鹿仕斐傻幕馂?zāi)13049起；易燃易爆地方事故所發(fā)生的火災(zāi)407起；城鄉(xiāng)火災(zāi)總量下降。全國(guó)農(nóng)村一共發(fā)生了火災(zāi)38469起，死亡349人，受傷154人，造成直接財(cái)產(chǎn)損失有39301.3萬(wàn)元。而城市已共引發(fā)火災(zāi)有43171起，死亡331人，受傷196人，造成的直接財(cái)產(chǎn)損失有55330萬(wàn)元；從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)火災(zāi)情況不容樂(lè)觀，因此，傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)當(dāng)今火災(zāi)發(fā)生的復(fù)雜情況了，而傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS-485總線作為通信方式，通信可靠性比較差。所以現(xiàn)在各國(guó)更加注重，更加智能、高效、可靠的型、火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的開發(fā)。 現(xiàn)代智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一

16、個(gè)將信號(hào)的檢測(cè)、傳輸以及控制集于一體的控制系統(tǒng), 指引了當(dāng)今智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向1。 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng), 市場(chǎng)上迫切需要一種容量更大、性能更加優(yōu)越、可靠性更高，更加便于安裝、使用以及維修的更加智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 1.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)外，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)從發(fā)展過(guò)程來(lái)看，大體可分為3個(gè)階段： 第一階段是用一些簡(jiǎn)單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，從19世紀(jì)四十年代一直延續(xù)到20世紀(jì)四十年代。 第二階段從20世紀(jì)五十年代至七十年代，這期間感煙探測(cè)器得到了大力發(fā)展，感溫火災(zāi)探測(cè)器處于次要地位。 第三階段為總線型火災(zāi)傳到自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。從八十年代

17、開始至今，總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍。 此外，國(guó)外還有許多比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，已經(jīng)具有了火災(zāi)的預(yù)防和報(bào)警、撲救以及善后處理等等相當(dāng)完善的消防體系。每年政府都要撥出很大一筆專項(xiàng)資金，主要應(yīng)用于消防設(shè)備的更新、人員方面的培訓(xùn)以及消防設(shè)施的定期維護(hù)和升級(jí)。比如美國(guó)，日本以及德國(guó)等比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，就已經(jīng)采用了計(jì)算機(jī)與用戶的終端傳感器，抑或是和用戶使用的終端信號(hào)采集器進(jìn)行連接。除此之外，他們還對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，還有故障的遠(yuǎn)距離傳輸2。比如美國(guó)、日本、加拿大、澳大利亞以及英國(guó)等一些國(guó)家就在建設(shè)和使用城市的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方面，均有我們可以利用的成功

18、經(jīng)驗(yàn)的地方。這些國(guó)家已經(jīng)將他們的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警作為了公共報(bào)警的手段成功地嵌入了監(jiān)控系統(tǒng)，并且有效的運(yùn)行了很多年。使得他們的消防指揮中心可以快速而又準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)以及火災(zāi)發(fā)生的類型，這樣使得消防部隊(duì)能夠在第一時(shí)間到達(dá)火災(zāi)發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)，在這其中，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)起到了相當(dāng)大的作用。 除此之外，這些國(guó)家在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理方面已經(jīng)相當(dāng)?shù)囊?guī)范，而且還專門成立了監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要責(zé)任就是保證火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行通暢的通信，對(duì)用戶全面負(fù)責(zé)，為用戶進(jìn)行服務(wù)。與此同時(shí)消防部隊(duì)也可以收到可靠的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，從而此類服務(wù)機(jī)構(gòu)也受到了消防部門是他們資質(zhì)的審查和監(jiān)督管理。這種管理模式已經(jīng)取得了很好的效果

19、。 我們國(guó)家的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比晚了有幾十年的時(shí)間,我國(guó)從上世紀(jì)的七十年代，才開始真正的對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和研制。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家也大都是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行模仿，或者是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，而且我們并沒(méi)有什么核心技術(shù)，與此同時(shí)中國(guó)的市場(chǎng)也剛剛萌芽。 在九十年代以后，火災(zāi)報(bào)警的相關(guān)產(chǎn)品才真正的得到發(fā)展。隨著改革開放的春風(fēng)吹遍祖國(guó)大地，國(guó)外越來(lái)越多的企業(yè)開始大規(guī)模的進(jìn)軍我國(guó)的消防市場(chǎng)，這些企業(yè)帶來(lái)先進(jìn)技術(shù)，與此同時(shí)也大大促進(jìn)了中國(guó)市場(chǎng)走向成熟。這一時(shí)期，我們國(guó)家的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品科技含量得到了極大地提升，同時(shí)企業(yè)也得到了快速發(fā)展， 其中部分企業(yè)還和外資進(jìn)

20、行了合作，共同生產(chǎn)，取得了很大的成績(jī)，從而造就了現(xiàn)今一大批市場(chǎng)上有實(shí)力的企業(yè)和商家，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平3。 1.3 本文的研究意義 本文研究是基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)在我們傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)大都采用RS-485總線。本系統(tǒng)是使用溫度傳感器和氣體煙霧傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相關(guān)的信息進(jìn)行檢測(cè)。而為了能夠得到更加可靠、穩(wěn)定的通信，本文所研究的系統(tǒng)選用CAN總線。我們現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警，滅火執(zhí)行裝置很多情況下是采用物理控制方法，即當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度達(dá)到所設(shè)置的閥值后（火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度到達(dá)玻璃球封頭的啟動(dòng)溫度），玻璃球就會(huì)受熱爆裂，然后灑水噴頭開始工作噴水；本文所研究的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是當(dāng)某從

21、節(jié)點(diǎn)處的氣體煙霧濃度達(dá)到系統(tǒng)所設(shè)置的閾值，而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度還沒(méi)有升高到使玻璃球炸裂的溫度的時(shí)候，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)執(zhí)行裝置的噴頭，即開始工作噴水。從而大大降低了因?yàn)橄到y(tǒng)執(zhí)行裝置運(yùn)作不及時(shí)而造成的損失。 除此之外，本文所研究的系統(tǒng)所采集的信息是溫度和氣體煙霧濃度的數(shù)據(jù)，作為判斷是否發(fā)生火災(zāi)的依據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)的單一采集溫度信息處理而造成的誤判。第二章 災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 隨著人們防火意識(shí)的增強(qiáng)，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS-485總線通信方式，與之相比，CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，本文主要研究基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

22、方案及實(shí)現(xiàn)方法。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的溫度及煙霧傳感器進(jìn)行相關(guān)信息的采集，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信；系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)等功能，并且根據(jù)測(cè)量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置。2.3 課題總體方案設(shè)計(jì) 本課題是基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)采用主從式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)的主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)功能如下：(1) 主節(jié)點(diǎn)：接收通過(guò)CAN通信傳輸過(guò)來(lái)的從節(jié)點(diǎn)采集到的相關(guān)信息，并通過(guò)液晶顯示屏顯示接收到的相應(yīng)信息。主節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊：LCD顯示屏：顯示從節(jié)點(diǎn)反饋的相關(guān)信息。時(shí)鐘電路：記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。報(bào)警電路：當(dāng)探測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過(guò)

23、系統(tǒng)的閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警電路。(2)從節(jié)點(diǎn)：實(shí)時(shí)的采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的通過(guò)CAN通信反饋現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度和氣體煙霧濃度，若發(fā)生火災(zāi)則控制執(zhí)行裝置（電機(jī)）的工作。從節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊：溫度傳感器：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度信號(hào)。可燃?xì)怏w及煙霧傳感器：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度信號(hào)。執(zhí)行裝置：當(dāng)環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度、溫度升高或超過(guò)閾值時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警的同時(shí)，執(zhí)行裝置受到從節(jié)點(diǎn)的控制而帶動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行滅火的模擬驅(qū)動(dòng)。（3）主從節(jié)點(diǎn)之間用CAN模塊進(jìn)行通信。（4）根據(jù)各模塊需要完成的功能以及實(shí)現(xiàn)的需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：主節(jié)點(diǎn)如上圖所示，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖是由

24、三大主體部分組成的，分別是：第一部分：主節(jié)點(diǎn)部分；第二部分：CAN總線部分；第三部分：從節(jié)點(diǎn)部分。主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間是通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信的，也就是說(shuō)，系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)是掛在CAN總線的兩端的。圖2-1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖CAN總線從節(jié)點(diǎn)N 。從節(jié)點(diǎn)2從節(jié)點(diǎn)136 主節(jié)點(diǎn)以及從節(jié)點(diǎn)功能框圖如下：LCD1602顯示屏?xí)r鐘電路 MCU CAN通信電路報(bào)警電路圖2-2 主節(jié)點(diǎn)功能框圖如上圖所示，主節(jié)點(diǎn)是由單片機(jī)，LCD1602顯示器，時(shí)鐘電路，報(bào)警電路，以及CAN通信電路組成的。單片機(jī)負(fù)責(zé)從節(jié)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；LCD1602顯示屏顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如溫度，氣體和煙霧濃度等等；時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)火

25、災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警的時(shí)間，以備事后查詢；CAN通信電路負(fù)責(zé)把從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，它是主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的橋梁。滅火裝置電路可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路MCUCAN通信電路溫度傳感器電路圖2-3 從節(jié)點(diǎn)功能框圖從節(jié)點(diǎn)功能框圖 如上圖所示，從節(jié)點(diǎn)是由單片機(jī)，CAN通信電路，滅火裝置電路，可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路，溫度傳感器電路等五大部分組成的。其中，單片機(jī)負(fù)責(zé)處理采集到的數(shù)據(jù)；CAN總線負(fù)責(zé)將從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主節(jié)點(diǎn)；滅火裝置，負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，及時(shí)的進(jìn)行滅火工作；可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可燃?xì)怏w及煙霧濃度的收集；溫度傳感電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度。綜上可知，當(dāng)

26、從節(jié)點(diǎn)反饋的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的閾值的時(shí)候，觸發(fā)報(bào)警電路，并且這個(gè)從節(jié)點(diǎn)控制滅火裝置的執(zhí)行，開始工作即電機(jī)帶動(dòng)進(jìn)行滅火模擬。在實(shí)際的應(yīng)用中，主節(jié)點(diǎn)設(shè)置在值班室內(nèi)，工作人員對(duì)其進(jìn)行控制；而各個(gè)從節(jié)點(diǎn)則設(shè)置于樓房的走道及各房間處，與主節(jié)點(diǎn)一起掛接在CAN總線上，以便隨時(shí)向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。各從節(jié)點(diǎn)控制它上面的傳感器和執(zhí)行裝置。各傳感器收集到現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，及時(shí)的將信息傳送給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)將各從節(jié)點(diǎn)的信息顯示在顯示屏上，以便工作人員進(jìn)行觀測(cè)和控制。第三章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本章任務(wù)是對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要闡述了主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)。在從節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的分析，

27、即通過(guò)傳感器采集到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)CAN通信傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)上，設(shè)計(jì)出相應(yīng)模塊的實(shí)際功能，主要包括從節(jié)點(diǎn)上信息采集模塊、CAN電路模塊以及其他功能模塊的設(shè)計(jì)。3.1主節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 主節(jié)點(diǎn)的功能模塊由微控制器MCU（單片機(jī)）、CAN通信電路以及時(shí)鐘電路、報(bào)警電路、液晶顯示屏等外圍電路組成。各模塊具體的硬件電路設(shè)計(jì)如下一一作出詳細(xì)的闡述。 主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)，都用80C51單片機(jī)作為微處理器。80C51單片機(jī)是MCS-51的系列其中一種單片機(jī)，由英特爾公司開發(fā)，其結(jié)構(gòu)是8048的一個(gè)延伸，更加優(yōu)化8048的性能，改善了它的缺點(diǎn)，除此之外，還增加了一系列的指令，比如比較（CMP）、乘（MUL）、減

28、（SUBB）、除（DIV）、布爾代數(shù)運(yùn)算、16位數(shù)據(jù)指針等等指令。與此同時(shí)，5個(gè)中斷源和串行通信能力也被增加到了其中4。以下是51單片機(jī)開發(fā)板上單片機(jī)彈簧座及擴(kuò)展排針電路圖圖3-1 單片機(jī)彈簧座及擴(kuò)展排針電路圖3.1.1 LCD1602顯示器電路設(shè)計(jì) 液晶顯示的原理是利用了液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就可以顯示，因此就可以顯示出了圖形。液晶顯示器具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如厚度比較薄、方便實(shí)現(xiàn)全彩色顯示以及適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，目前液晶顯示已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDA移動(dòng)通信工具、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式電腦等很多的領(lǐng)域。 1602LCD分為不帶背光和帶背光兩種，基控制器大部分都是

29、HD44780，不帶背光的比帶背光的薄，是否帶背光在應(yīng)用中并沒(méi)有什么差別5。1602A與單片機(jī)的以總線方式連接，其硬件連接圖如圖所示：圖3-4 LCD硬件連接圖 3.1.2 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 為了方便人們可隨時(shí)查詢火災(zāi)事故發(fā)生的時(shí)間，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了時(shí)鐘電路主要用以記錄相關(guān)時(shí)間信息。隨著人們對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的要求不斷地提高，且在很多數(shù)據(jù)的記錄方面需要提供對(duì)應(yīng)的時(shí)間等相關(guān)的信息，因此實(shí)時(shí)時(shí)鐘（Real-Time Clock）被廣泛的應(yīng)用于各種系統(tǒng)。在沒(méi)有系統(tǒng)電源的情況下，時(shí)鐘芯片也能保持時(shí)間的走動(dòng)，因此可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間，來(lái)滿足系統(tǒng)對(duì)時(shí)間各種各樣的要求。時(shí)鐘芯片的接口分為并行和串行，不同的芯片要根據(jù)不同

30、的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)采用的是DS1302時(shí)鐘芯片。DS1302是達(dá)拉斯公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，里面有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘和日歷以及31字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過(guò)串行接口和單片機(jī)進(jìn)行通信。DS1302工作時(shí)，將復(fù)位腳（RST）置為高電平，與此同時(shí)將命令信息和8位地址裝入移位寄存器，這樣就可以對(duì)任何傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問(wèn)地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)6。DS1302時(shí)鐘電路，主節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘芯片工作原理圖如圖圖3-5 主節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘芯片電路圖3.1.3 CAN模塊通信電路設(shè)計(jì)CAN通信協(xié)議主要是通

31、過(guò)CAN 控制器完成的。實(shí)現(xiàn)微處理器接口部分和實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議部分的電路組成了CAN控制器。對(duì)于不同型號(hào)的CAN 總線通信的控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路的功能和結(jié)構(gòu)大部分一樣，但是和微處理器接口部分的方式和結(jié)構(gòu)還是有所差異的。 CAN模塊與單片機(jī)電路通信電路如下：圖3-6 CAN模塊與單片機(jī)電路連接圖3.2 從節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 從節(jié)點(diǎn)的功能模塊由微控制器MCU（單片機(jī)）、CAN通信電路以及可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路、溫度傳感器電路等電路組成。各模塊具體的硬件電路設(shè)計(jì)如下一一作出詳細(xì)的闡述。3.2.1溫度傳感器電路設(shè)計(jì)DSl8B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它具有很多優(yōu)點(diǎn)，

32、比如它體積比較小、功耗比較低，而且性能有很高，具有很強(qiáng)的抗干擾能力強(qiáng)，除此之外，它很容易和微處理器接口，以及適合各種不同的溫度測(cè)控系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。 DSl8B20功能特點(diǎn)如下:（1）采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只要一根IO線，在一根線上掛接多個(gè)DSl8B20。（2）測(cè)溫范圍為-55到+125，在-10到85范圍內(nèi)誤差為±05。 （3）用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度。（4）每只DSl8B20具有一個(gè)獨(dú)有的、不可修改的64位序列號(hào)，根據(jù)序列號(hào)訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的器件。（5）低壓供電，電源范圍從3V到5V，可以直接從數(shù)據(jù)線上進(jìn)行竊取電源(寄生式供電)，也可以本地供電。（6）報(bào)警搜索命令可識(shí)別和尋址哪個(gè)器件的

33、溫度超出預(yù)定值。（7）DSl8B20可將檢測(cè)到的溫度值直接轉(zhuǎn)化數(shù)字量，并通過(guò)串行通信的方式與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。（8）DSl8B20的分辨率可由用戶通過(guò)E2PROM設(shè)置為912位11。 DSl8820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括：64位激光ROM、溫度傳感器、單總線接口和寄生電源、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器、用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定溫度上下限值的TH和Tl觸發(fā)器、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器RAM、存儲(chǔ)與控制邏輯等7部分7。DSl8B20測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號(hào)，測(cè)量結(jié)果存入溫度寄存器中。溫度和數(shù)字量的關(guān)系如表所示。溫度和數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制數(shù)）數(shù)字輸出（

34、十六進(jìn)制）+1250000011111010000B07D0H+850000010101010000B0550H+25.06250000000110010001B0191H+10.1250000000010100010B00A2H+0.50000000000001000B0008H00000000000000000B0000H-0.51111111111111000BFFF8H-10.1251111111101011110BFF5EH-25.06251111111001101111BFE6FH-551111110010010000BFC90H 在下圖中，DSl8B20的1腳接地、3腳接電源，2

35、腳DQ是數(shù)據(jù)線引腳。數(shù)據(jù)以串行通信的方式與P3.7口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將檢測(cè)到的信號(hào)送給單片機(jī)。 圖3-7 DS18B20與80C51的連接圖 3.2.2 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路設(shè)計(jì) MQ-2氣體傳感器，具有比較廣泛的探測(cè)范圍，除此之外，它還具有靈敏度高，響應(yīng)恢復(fù)反應(yīng)快速，同時(shí)，還具有穩(wěn)定性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，以及驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。因此，它可以應(yīng)用于家庭和工廠的氣體泄漏情況的監(jiān)測(cè)裝置， 對(duì)一些可燃性氣體，比如家庭常用的液化氣，甲烷、丁烷、丙烷、氫氣、以及酒精、煙霧等等都具有良好的探測(cè)效果8。 MQ-2可燃?xì)怏w及煙霧傳感器模塊原理圖如下：圖3-8 MQ-2氣體傳感器原理圖 MQ-2氣體傳感器相關(guān)規(guī)格

36、參數(shù)：A. 標(biāo)準(zhǔn)工作條件B. 環(huán)境條件C. 靈敏度特性3.2.3滅火裝置電路 本系統(tǒng)使用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)滅火裝置，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)收到由從節(jié)點(diǎn)傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)的時(shí)候，進(jìn)行判斷，如果氣體和煙霧的濃度或者溫度大于系統(tǒng)設(shè)定的閥值的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，對(duì)滅火裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)所使用的是28BYJ48步進(jìn)電機(jī)，28BYJ48步進(jìn)電機(jī)是永磁式的減速步進(jìn)電機(jī)，減速比為1：64。步進(jìn)電機(jī)如下圖所示，圖3-9 28BYJ48步進(jìn)電機(jī)示意圖 這個(gè)步進(jìn)電機(jī)一共有五根引線，他們分別是：紅色、橙色和黃色以及粉色和藍(lán)色等五種顏色。其中橙色與黃色，以及粉色和藍(lán)色四根接線依次是A、B、C、D繞組的一端，紅色引線是四個(gè)繞組的公共端。

37、步進(jìn)電機(jī)有很多它的優(yōu)勢(shì)，比如通常不需要任何反饋就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)速度以及位置的控制；不僅有能力和數(shù)組設(shè)備進(jìn)行兼容, 可以對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行直接的接收，而且位置誤差也不會(huì)積累起來(lái)。除此之外，還可以實(shí)現(xiàn)快速啟停等等9。步進(jìn)電機(jī)的品種規(guī)格十分豐富, 按照它們不同的工作原理和結(jié)構(gòu)可以劃分為以下四種主要型式，分別是特種電機(jī)，磁阻式電機(jī)，永磁式電機(jī)和混合式電機(jī)。它不使用位移傳感器就可以實(shí)現(xiàn)定位的精確, 因此被廣泛的應(yīng)用到精確定位系統(tǒng)中。目前很多領(lǐng)域，比如說(shuō)傳真機(jī)、數(shù)控機(jī)床、打字機(jī)等設(shè)備中都大量使用了步進(jìn)電機(jī)16。 本系統(tǒng)中使用L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的目的是，為了提高系統(tǒng)的IO口的載流量。因?yàn)?0c51

38、單片機(jī)的P0、P1、P2、P3的口線，只有10 毫安的輸出驅(qū)動(dòng)能力，但是28BYJ48步進(jìn)電機(jī)在工作的時(shí)候所需要的電流需要幾百毫安。所以在IO口必須得增加功率驅(qū)動(dòng)芯片。L298N芯片驅(qū)動(dòng)部分峰值電流2000毫安，完全符合設(shè)計(jì)的要求。 L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 Vs：5V35V ； 如果需要板內(nèi)取電，則供電范圍Vs：+7V+35V，驅(qū)動(dòng)部分峰值電流 Io：2A；邏輯部分端子供電范圍 Vss：5V7V（可板內(nèi)取電5V）；邏輯部分工作電流范圍:036mA；控制信號(hào)輸入電壓范圍：低電平：0.3VVin1.5V，高電平：2.3VVinVss；使能信號(hào)輸入電壓范圍：低電

39、平：0.3Vin1.5V（控制信號(hào)無(wú)效），高電平：2.3VVinVss（控制信號(hào)有效）；最大功耗：20W（溫度 T75時(shí)）；存儲(chǔ)溫度：25130；驅(qū)動(dòng)板尺寸: 48mm*43mm*33mm(帶固定銅柱和散熱片高度)；驅(qū)動(dòng)板重量：33g；其他擴(kuò)展：控制方向指示燈、邏輯部分板內(nèi)取電接口10。以下是步進(jìn)電機(jī)和L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板的原理連接圖：圖3-11 步進(jìn)電機(jī)和L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理連接圖第四章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本章工作主要圍繞基于CAN總線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)展開。首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要完成的整體實(shí)現(xiàn)的功能，從而開發(fā)出系統(tǒng)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)軟件流程圖。然后

40、根據(jù)各部分的流程圖，結(jié)合主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)所實(shí)現(xiàn)的功能再對(duì)主、從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)上各功能模塊以及CAN通信的軟件程序。4.1系統(tǒng)整體軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要分為主節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)、CAN模塊通信的軟件設(shè)計(jì)、從節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)等三大部分。整體實(shí)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與傳送，主節(jié)點(diǎn)的顯示與報(bào)警，并控制執(zhí)行裝置工作等功能。為了確保系統(tǒng)能夠正常的工作，每次上電時(shí)，需要對(duì)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化。從節(jié)點(diǎn)將采集到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)CAN通信傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，而主節(jié)點(diǎn)則通過(guò)從節(jié)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)數(shù)據(jù)是否超過(guò)傳感器的閾值，來(lái)判斷是否發(fā)生了火災(zāi)。以此同時(shí)，把發(fā)生火災(zāi)的相關(guān)信息

41、顯示在顯示屏上，同時(shí)控制其執(zhí)行裝置進(jìn)行工作。4.2 主節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 開始 設(shè)計(jì)主節(jié)點(diǎn)的整體軟件流程如下圖所示:接收從節(jié)點(diǎn)信息在LCD顯示相關(guān)信息否發(fā)生異常是顯示并保存相關(guān)信息圖4-1 主節(jié)點(diǎn)整體軟件流程圖 當(dāng)從節(jié)點(diǎn)將采集到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)信息數(shù)據(jù)通過(guò)CAN實(shí)現(xiàn)通信傳輸給主節(jié)點(diǎn)的售后，此時(shí)，相關(guān)的信息會(huì)在主節(jié)點(diǎn)的顯示屏進(jìn)行顯示出來(lái)。當(dāng)判斷有異常情況發(fā)生時(shí)，顯示屏上顯示出異常情況，并觸發(fā)報(bào)警電路，以提示工作人員。4.2.1 LCD1602顯示屏的軟件設(shè)計(jì) 液晶模塊需要顯示的內(nèi)容有：從節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境溫度、環(huán)境的煙霧和氣體濃度以及火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。液晶屏工作流程圖如下：顯示溫度顯示煙霧氣體濃度設(shè)第一行

42、顯示位置結(jié)束設(shè)第二行顯示位置延時(shí)LCD初始化開始圖4-2 液晶屏工作流程圖如上圖所示，液晶屏工作的流程圖，首先對(duì)LCD進(jìn)行初始化，其次進(jìn)行延遲，然后對(duì)液晶屏進(jìn)行設(shè)置第一行顯示的位置，顯示的內(nèi)容是煙霧氣體的濃度，之后對(duì)第二行顯示位置進(jìn)行設(shè)置，并顯示的內(nèi)容是溫度，最后結(jié)束，這就是液晶顯示屏一個(gè)整體的工作流程。4.2.2 時(shí)鐘電路軟件設(shè)計(jì) 以下是DS1302時(shí)鐘電路流程圖，從圖上看出，首先對(duì)DS1302進(jìn)行初始化，其次讀取DS1302時(shí)間，然后是顯示時(shí)間，顯示時(shí)間之后，再次返回到讀取時(shí)間的那一步，進(jìn)行循環(huán)往復(fù)，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間，以備事后查詢。詢。 .開始DS1302初始化記錄火災(zāi)發(fā)生時(shí)間時(shí)間顯示時(shí)

43、間圖4-3 DS1302時(shí)鐘電路流程圖4.3 CAN模塊通信電路軟件設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)中CAN 總線通信軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)是：實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間可靠的通信。CAN 應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)主要分為 3 部分: SJA1000初始化程序、信號(hào)發(fā)送程序、信號(hào)接收程序。4.3.1 CAN控制器的初始化 初始化設(shè)計(jì)在CAN總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分重要，特別是對(duì)CAN控制器的初始化尤為重要。在系統(tǒng)正常工作之前，微控制器要對(duì)SJAl000進(jìn)行初始化，以保證系統(tǒng)的各部分之間能進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)交換。微控制器和 SJA1000 間的狀態(tài)、命令和控制信號(hào)的交換都是在控制段內(nèi)進(jìn)行完成的。初始化加載以后, 寄存器的接收屏蔽、接收

44、代碼和總線定時(shí)寄存器 0和1 以及輸出控制就不能改變了12。 SJA1000 共有 2 種工作模式: 工作模式和復(fù)位模式。當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉電的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式，SJA1000 只有在復(fù)位模式下才能被初始化。初始化主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接受屏蔽寄存器（AMR）和接收代碼寄存器（ACR）的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器（IER）的設(shè)置等。在初始化完成以后, CAN總線就可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送工作, 其初始化流程圖：開始 進(jìn)入CAN控制器復(fù)位模式 TXDC腳（P1.1）配置 與CAN有關(guān)的中端配置 CAN位定時(shí)的配置 驗(yàn)收濾波器的配置選擇操作模式，推出

45、CAN控制器復(fù)位模式結(jié)束是否使用CAN中斷？NY CAN初始化流程圖 圖4-4 CAN初始化流程圖4.3.2信號(hào)發(fā)送模塊程序設(shè)計(jì) 發(fā)送信號(hào)報(bào)文是通過(guò)信號(hào)發(fā)送模塊實(shí)現(xiàn)的。節(jié)點(diǎn)報(bào)文的發(fā)送主要是通過(guò)發(fā)送子程序執(zhí)行的，在發(fā)送的時(shí)候，只需要把待發(fā)送的數(shù)據(jù)按照特定的格式組成一幀報(bào)文，把它傳輸?shù)絊JAl000的發(fā)送緩沖區(qū)當(dāng)中之后，再啟動(dòng)SJAl000，進(jìn)行發(fā)送就可以了。發(fā)送程序分發(fā)送遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀兩種11.開始位置發(fā)送請(qǐng)求位否發(fā)送完畢發(fā)送TX幀信息發(fā)送TX識(shí)別碼是結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)圖4-5 SJAl000發(fā)送程序流程圖4.3.3 信號(hào)接收模塊程序設(shè)計(jì) 采用中斷方式接收數(shù)據(jù)的流程下圖所示。SJA1000已接收一組報(bào)

46、文, 而且報(bào)文已通過(guò)驗(yàn)收濾波并放在接收 FIFO 緩沖器中, 那么將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)接收中斷。這個(gè)時(shí)候，AT89C51可以很快的起到作用, 將自己收到的報(bào)文傳輸?shù)阶陨韴?bào)文存儲(chǔ)器之中。隨后，通過(guò)置位命令寄存器的相應(yīng)標(biāo)志位 RRB, 發(fā)送一個(gè)釋放接收緩沖器的命令。在釋放了接收緩沖器之后,SJA1000 開啟所有中斷, 等待接收下一組的報(bào)文14。 采用中斷方式接受數(shù)據(jù)的流程圖如下：開始關(guān)閉所有中斷接收中斷取出緩沖數(shù)據(jù)置位RRB位開所有中斷返回中斷 圖4-6 中斷方式接受數(shù)據(jù)的流程圖4.4 從節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) 從節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)信息的采集，即通過(guò)從節(jié)點(diǎn)上的溫度傳感器、氣體和煙霧濃度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集到的信

47、息傳輸給主節(jié)點(diǎn)?，F(xiàn)在根據(jù)從節(jié)點(diǎn)具體實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行從節(jié)點(diǎn)整體軟件流程的設(shè)計(jì)，流程圖如下：開始向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)信息判斷采集的信息超過(guò)閥值否是報(bào)警并開啟執(zhí)行裝置圖4-7 從節(jié)點(diǎn)整體軟件流程圖如上圖所示，首先采集到的信息向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送相關(guān)信息，然后對(duì)判斷采集到的信息是否超過(guò)了閥值，如果沒(méi)有繼續(xù)向住接待您發(fā)送相關(guān)信息；如果采集到的信息超過(guò)了閥值，那么在向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息的同時(shí)，報(bào)警并開啟執(zhí)行裝置。4.4.1 溫度傳感器電路的軟件設(shè)計(jì) 由于DSl8820是采用一根IO總線讀寫數(shù)據(jù)，因此，DSl8820對(duì)讀寫數(shù)據(jù)佗有嚴(yán)格的時(shí)序要求。DSl8820遵循相應(yīng)的通信協(xié)議從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該通信協(xié)議定義

48、了多種信號(hào)時(shí)序，包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序以及讀時(shí)序。這幾種時(shí)序都是將單片機(jī)作為主機(jī)，DSl8820作為從機(jī)。每一次不管是命令還是數(shù)據(jù)的傳輸，全部都是從主機(jī)啟動(dòng)寫時(shí)序才開始的，如果要求從機(jī)問(wèn)送數(shù)據(jù)，在寫命令后。主機(jī)須要啟動(dòng)讀時(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收。所有的讀、寫時(shí)序至少需要60us，且每?jī)蓚€(gè)獨(dú)立的時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位優(yōu)先15。 溫度傳感器電路的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下：開始端口初始化啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度數(shù)據(jù)溫度數(shù)據(jù)傳送程序結(jié)束圖4-8 溫度傳感器軟件設(shè)計(jì)流程圖如上圖所示，一開始對(duì)端口進(jìn)行初始化，然后開啟為年度轉(zhuǎn)換，讀取溫度數(shù)據(jù)，最后對(duì)溫度數(shù)據(jù)的傳送。4.4.2 可燃?xì)怏w及

49、煙霧傳感器電路的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用3 MQ-2可燃?xì)怏w及煙霧傳感器模塊探測(cè)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度以及氣體濃度。由于傳感器探頭采集到的煙霧濃度信號(hào)和氣體濃度為模擬量，因此要將其轉(zhuǎn)化數(shù)字信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換工作流程圖如下所示： 如下圖所示，模擬信號(hào)輸入A/D轉(zhuǎn)換口，然后開啟A/D轉(zhuǎn)換，等待轉(zhuǎn)換完成，然后讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。開始模擬信號(hào)輸入A/D口開啟A/D轉(zhuǎn)換等待轉(zhuǎn)換完成讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)束 圖4-9 A/D轉(zhuǎn)換工作流程圖4.4.3 滅火裝置的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)作為滅火的執(zhí)行裝置。當(dāng)從節(jié)點(diǎn)傳輸回來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過(guò)閾值的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)的報(bào)警信號(hào)，從節(jié)點(diǎn)的步進(jìn)電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，即模擬開啟噴頭噴水。

50、為了達(dá)到以上工作需要，設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)工作流程圖如圖所示：開始采集現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)（即不噴水）否檢測(cè)各信號(hào)量超過(guò)閥值是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（即噴水）圖4-10 滅火裝置工作流程圖從上圖可以看出，首先采集到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的各種信息，其次對(duì)這些信息進(jìn)行分析判斷，如果檢測(cè)各信號(hào)量超過(guò)閥值的話，則電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，滅火裝置進(jìn)行工作；如果檢測(cè)各信號(hào)量沒(méi)有超過(guò)閥值，則返回繼續(xù)采集現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷。第五章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試 本章主要工作是對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試，一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來(lái)，只有在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，才能得到真正的檢驗(yàn)。本章節(jié)，主要分為四大部分測(cè)試：首先，是主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試，其中包括LCD1602顯示屏功能的測(cè)試和時(shí)

51、鐘電路模塊功能的測(cè)試；其次，是從節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試，其中包括溫度傳感器電路功能的測(cè)試和可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試，以及報(bào)警電路功能模塊和滅火裝置功能的測(cè)試；然后，是CAN模塊通信功能的測(cè)試；最后，是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試。具體的調(diào)試如下一一詳細(xì)介紹。5.1 主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 主節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)對(duì)從節(jié)點(diǎn)傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷是否發(fā)出警報(bào)指令，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)顯示屏進(jìn)行顯示，并且存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)以備查詢。主節(jié)點(diǎn)主要測(cè)試時(shí)鐘電路模板功能的測(cè)試。5.1.1 LCD1602顯示屏功能的測(cè)試 將測(cè)試程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)進(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)LCD1602的動(dòng)態(tài)演示，由此來(lái)測(cè)試LCD1602顯示屏功能是否正常，主要程序如下：此時(shí)觀察顯示屏出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的英文：Welcome to huaqinmcu，表明LCD1602顯示屏功能正常，本模塊到此測(cè)試成功。以下是測(cè)試的圖5-1 LCD1602的動(dòng)態(tài)演示圖片： 圖5-1 LCD1602的動(dòng)態(tài)演示圖5.1.2 時(shí)鐘電路模塊功能的測(cè)試時(shí)鐘電路模板主要負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生時(shí)間的存儲(chǔ)，以備時(shí)候進(jìn)行查詢。首先現(xiàn)將準(zhǔn)備好的溫度報(bào)警程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)開發(fā)板，主要程序如下：Write1302 (WRITE_PROTECT,0X00); /禁止寫保護(hù)Write1302 (W