火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.doc

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一章 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)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)12471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)情況不容樂觀，因此，傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)越來越不適應(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)展過程來看，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。 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，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)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。2.2 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CAN通信傳輸過來的從節(jié)點(diǎn)采集到的相關(guān)信息，并通過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CAN總線進(jìn)行通信的，也就是說，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)傳輸過來的數(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)從節(jié)點(diǎn)反饋的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(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，即通過傳感器采集到現(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（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HD44780，不帶背光的比帶背光的薄，是否帶背光在應(yīng)用中并沒有什么差別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)議主要是通過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)，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（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。 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。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：低電平：0.3Vin1.5V（控制信號(hào)無效），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CAN通信傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，而主節(jié)點(diǎn)則通過從節(jié)點(diǎn)傳輸過來的信號(hào)數(shù)據(jù)是否超過傳感器的閾值，來判斷是否發(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。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)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)文, 而且報(bào)文已通過驗(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了閥值，如果沒有繼續(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)傳輸回來的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過閾值的時(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。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)量沒有超過閥值，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，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)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 (WRITE_SECOND,0x56); /秒位初始化Write1302 (WRITE_MINUTE,0x34); /分鐘初始化Write1302 (WRITE_HOUR,0x12); /小時(shí)初始化Write1302 (WRITE_PROTECT,0x80); /允許寫保護(hù)此時(shí)觀察顯示屏，溫度達(dá)到閥值所發(fā)出的報(bào)警時(shí)間，以備查詢。由此表明時(shí)鐘電路模塊功能正常，本模塊到此測(cè)試成功。5.2 從節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 從節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相關(guān)信息數(shù)據(jù)的采集，包括溫度，可燃性氣體以及煙霧濃度等數(shù)據(jù)，從節(jié)點(diǎn)的測(cè)試也很重要。下面對(duì)不同的信息采集傳感器進(jìn)行功能的測(cè)試。5.2.1 溫度傳感器電路功能的測(cè)試將測(cè)試溫度程序燒進(jìn)單片機(jī)，主要程序如下：void get_temperature() /溫度轉(zhuǎn)換、獲得溫度子程序 set_ds18b20(); /初始化DS18B20 write_ds18b20(0xcc); /發(fā)跳過ROM匹配命令 write_ds18b20(0x44); /發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令 disp_temp(); /顯示溫度，等待AD轉(zhuǎn)換 set_ds18b20(); write_ds18b20(0xcc); /發(fā)跳過ROM匹配命令 write_ds18b20(0xbe); /發(fā)出讀溫度命令 read_ds18b20(); /將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存此時(shí)觀測(cè)液晶顯示屏上顯示的溫度為28左右變化，當(dāng)手指靠近，并且觸摸溫度傳感器的時(shí)候顯示屏上的溫度在不斷地變化，表明溫度傳感器模塊的功能正常，本模塊到此測(cè)試成功。圖5-2 溫度傳感器電路信息采集演示圖5.2.2可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試將可燃?xì)怏w及煙霧傳感器在單片機(jī)上連接好，并將程序下載在其中，此時(shí)觀測(cè)到數(shù)值是02，程序中設(shè)置的閥值是15，即空氣中可燃?xì)怏w濃度和煙霧的濃度超過此值，系統(tǒng)開始報(bào)警。將香煙點(diǎn)燃，放在傳感器周圍，或是將打火機(jī)對(duì)著傳感器釋放氣體，屏幕上的數(shù)值會(huì)發(fā)生很大變化，由此，判斷電路功能工作正常?？扇?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試演示圖如下：圖5-3可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試演示圖5.2.3 報(bào)警電路功能的測(cè)試 將測(cè)試報(bào)警電路功能的相應(yīng)程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)上，主要程序如下： if(tempint30)&(tempint85) /溫度報(bào)警設(shè)置 fm=0; delay(5); fm=1; 此時(shí)觀察電路，當(dāng)溫度超過30度的時(shí)候，蜂鳴器開始工作，發(fā)出報(bào)警聲，表明報(bào)警電路功能正常，本模塊到此測(cè)試成功。5.2.4 滅火裝置功能的測(cè)試滅火裝置功能的測(cè)試，主要是測(cè)試當(dāng)火災(zāi)發(fā)出警報(bào)的時(shí)候，滅火裝置是否可以順利而又及時(shí)的執(zhí)行，即步進(jìn)電機(jī)是否及時(shí)工作?，F(xiàn)將步進(jìn)電機(jī)所需要的程序燒進(jìn)其所在的單片機(jī)開發(fā)模板上，然后進(jìn)行測(cè)試，主要程序如下： while(Flag=0) P0=0x71;/顯示 F 標(biāo)示正轉(zhuǎn) for(i=0;i4;i+) /4相 P1=F_Rotationi; /輸出對(duì)應(yīng)的相 可以自行換成反轉(zhuǎn)表格 Delay(500); /改變這個(gè)參數(shù)可以調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,數(shù)字越小，轉(zhuǎn)速越大 此時(shí)觀察，當(dāng)報(bào)警器開始工作的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)開始工作，表明滅火執(zhí)行裝置工作正常，本模塊到此測(cè)試成功。下圖是滅火裝置，包括L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，步進(jìn)電機(jī)，51單片機(jī)的測(cè)試連接圖，圖5-4 滅火裝置功能的測(cè)試5.3 CAN模塊通信功能的測(cè)試CAN模塊通信在整個(gè)系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵性的作用，它是主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的橋梁。首先將“發(fā)”程序燒到單片機(jī)A，再將“收”程序燒到單片機(jī)B，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單片機(jī)之間信息的傳輸，下面進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)傳輸測(cè)試。以下是“發(fā)”的主要程序： if(canstatus&0x0c)=0x0c)/判斷是否可以發(fā)送 / Write_SJA1000(REG_CAN_CMR,0x10);/使能發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù)。自收發(fā)Write_SJA1000(REG_CAN_CMR,0x01);/使能發(fā)送請(qǐng)求，發(fā)送數(shù)據(jù) 對(duì)發(fā) while(canstatus&0x08) =0) canstatus = Read_SJA1000(REG_CAN_SR); 以下是“收”的主要程序：IO_Init(); SJA100HardWareRest(); SJA1000_Config_Normal(); /SJA1000進(jìn)入正常模式配置 Write_SJA1000(REG_CAN_IER,0x01); /使能SJA1000接收中斷位 WriteSJARegBlock(16,Send_CAN_Info_ID,5); /擴(kuò)展幀，向發(fā)送緩沖區(qū)寫入5個(gè)數(shù)據(jù) WriteSJARegBlock(21,Send_CAN_Data,8);/擴(kuò)展幀，向發(fā)送緩沖區(qū)寫入8個(gè)數(shù)據(jù) UartSendByte(1);此時(shí)觀察單片機(jī)，A和B單片機(jī)上的LCD同步顯示溫度，由此可見，CAN模塊通信正常，本模塊到此此時(shí)成功。圖5-5溫度實(shí)時(shí)傳輸測(cè)試圖5.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試 通過以上主節(jié)點(diǎn)上的各模板功能、從節(jié)點(diǎn)的各模板功能、CAN模塊通信功能都進(jìn)行了成功的測(cè)試之后，接下來就對(duì)此設(shè)計(jì)的基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)綜合的測(cè)試，以下就進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的模擬。 模擬所需要的材料：香煙一根，打火機(jī)一只，筆記本電腦一臺(tái)等一些相關(guān)材料。 模擬火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的具體步驟以及模擬過程中的現(xiàn)象如下： 第一步：將已經(jīng)調(diào)試好的收、發(fā)程序分別燒進(jìn)主、從節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)內(nèi)，并保持通電狀態(tài)。此時(shí)觀察到，主節(jié)點(diǎn)單片機(jī)開發(fā)板上的液晶顯示屏第一行顯示：Yanwu（煙霧以及氣體濃度的綜合數(shù)值），數(shù)值為02；第二行顯示temp（溫度）25.36。 第二步：用打火機(jī)將香煙點(diǎn)燃，將其放在從節(jié)點(diǎn)MQ-2傳感器的下方，香煙飄出的煙，接觸到傳感器，傳感器將收集到的相關(guān)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過CAN模塊傳輸給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)通過顯示屏顯示出來。此時(shí)觀察到，顯示屏第一行的數(shù)值有了明顯的變化，當(dāng)超過數(shù)值15（事先設(shè)置好的閥值）的時(shí)候，蜂鳴器開始發(fā)出報(bào)警的聲音。與此同時(shí)，從節(jié)點(diǎn)上的步進(jìn)電機(jī)開始工作。 第三步：將打火機(jī)對(duì)著從節(jié)點(diǎn)MQ-2傳感器，然后釋放打火機(jī)內(nèi)部的可燃性氣體（丁烷），此時(shí)觀察到的現(xiàn)象與第二步觀察到的現(xiàn)象一樣。 第四步：將溫度傳感器放在，筆記本電腦的散熱口處。此時(shí)觀察到，主節(jié)點(diǎn)上的顯示屏顯示溫度在慢慢的上升，當(dāng)超過30的時(shí)候，發(fā)出報(bào)警現(xiàn)象與第二步所描述的現(xiàn)象一樣。 第五步：將第二步、第三步、第四步的模擬的煙霧，可燃性氣體，溫度同時(shí)進(jìn)行測(cè)試。此時(shí)觀察到，與第二步所描述的現(xiàn)象一樣。圖5-6火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的整體測(cè)試圖 圖5-7火災(zāi)報(bào)警器整體測(cè)試屏幕顯示的煙霧濃度和溫度圖片 綜上所述，通過系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊以及系統(tǒng)整體的測(cè)試，表明本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，即主從節(jié)點(diǎn)通過CAN總線通信，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)等，根據(jù)測(cè)量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置等功能。結(jié) 語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們作為學(xué)生在學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的一