智能小區(qū)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文下載

ID:300215 · 發(fā)表于 2018-4-1 11:14

小區(qū)安防，煙霧，紅外，溫度，煤氣。
引言

中國(guó)安居工程需要大力發(fā)展安全文明小區(qū)建設(shè)，嚴(yán)峻的社會(huì)治安形勢(shì)，需要建立并完善安全文明小區(qū)防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系。如何解決在當(dāng)前每個(gè)家庭經(jīng)濟(jì)承受能力有限的情況下，建設(shè)滿足防范功能及可靠性需求的安全文明小區(qū)防范防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前急需解決的課題。本方案是在考慮以上因素的基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)的可行實(shí)施方案。

小區(qū)安全防范報(bào)警系統(tǒng)是智能小區(qū)實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng),主要包括防盜報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、消防報(bào)警等。小區(qū)管理極為重要的內(nèi)容是確保住宅,住戶安全,生活中,人人都可能出現(xiàn)一些意想不到的求助情況,現(xiàn)代居住的格局,鄰里常年不來(lái)往已是常事,家庭生活穩(wěn)密性、封閉,性越來(lái)越強(qiáng)。因此,小區(qū)安全防范及報(bào)警系統(tǒng)是具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)和設(shè)備,并為小區(qū)住戶的安全提供保障的必要系統(tǒng)。

我國(guó)的安防自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。在小區(qū)內(nèi)的每個(gè)住戶單元安裝一臺(tái)報(bào)警主機(jī)，住戶可選擇安裝在住戶門口、窗戶處安裝聲檢、緊急求助，煙霧/煤氣探頭、瓦斯探頭，等報(bào)警感知設(shè)備，報(bào)警主機(jī)通過(guò)總線與管理中心的電腦想連接，進(jìn)行安防信息管理。如果發(fā)生盜賊闖入、搶劫、煙霧、燃汽泄露，聲音過(guò)高等緊急事故，傳感器就會(huì)立即獲知并由報(bào)警系統(tǒng)即刻觸發(fā)聲光警報(bào)以有效恫嚇企圖行竊的盜賊；系統(tǒng)還會(huì)迅速向報(bào)警中心傳送報(bào)警信息；報(bào)警中心接到警情后立即自動(dòng)進(jìn)行分辨處理，迅速識(shí)別判定警報(bào)類型、地點(diǎn)、用戶，中心據(jù)此派出機(jī)動(dòng)力量采取相應(yīng)解救措施；系統(tǒng)具備24小時(shí)防破壞等并自我監(jiān)視，一旦有任何被破壞的跡象也會(huì)即刻報(bào)警。總之，無(wú)論白天黑夜，你離家在外還是在家休息，電子保安時(shí)時(shí)刻刻保護(hù)的安全，這正是能為家人、家庭、財(cái)產(chǎn)所做的最有效的安全防盜保護(hù)措施。

1 總體設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)背景

在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)中，人們對(duì)自身所處的環(huán)境越來(lái)越關(guān)心，居家安全已成為當(dāng)今小康之家優(yōu)先考慮的問(wèn)題。當(dāng)上班家中無(wú)人，或者僅有老人孩子在家，或晚上在家熟睡，都必須確保家庭成員和財(cái)產(chǎn)的絕對(duì)安全。

中國(guó)安居工程需要大力發(fā)展安全文明小區(qū)建設(shè)，嚴(yán)峻的社會(huì)治安形勢(shì)，需要建立并完善安全文明小區(qū)防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系。如何解決在當(dāng)前每個(gè)家庭經(jīng)濟(jì)承受能力有限的情況下，建設(shè)滿足防范功能及可靠性需求的安全文明小區(qū)防范防盜報(bào)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是當(dāng)前急需解決的課題。本方案是在考慮以上因素的基礎(chǔ)上，所設(shè)計(jì)的可行實(shí)施方案。一、住宅小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)要求當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活日益改善，人們對(duì)家庭生命財(cái)產(chǎn)安全越來(lái)越重視，采取了許多措施來(lái)保護(hù)家庭的安全。以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)，但也存在有礙美觀，不符合防火要求，不能有效地防止壞人的入侵。現(xiàn)在，全國(guó)各地都在如火如荼地開展建設(shè)安全文明小區(qū)的活動(dòng)，而且很多地方都提出取消防盜網(wǎng)的口號(hào)，家庭電子防盜報(bào)警系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。因?yàn)榇蠖鄶?shù)家庭都是雙職工，白天家里通常沒有人，發(fā)生報(bào)警后，必須要有專人來(lái)處理，因此，必須設(shè)立報(bào)警中心。而且因?yàn)閲?guó)內(nèi)住宅區(qū)大多數(shù)是密集型分布，一個(gè)住宅區(qū)往往有幾百上千戶，并且都有自身的保安隊(duì)伍，因此當(dāng)用戶防盜報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，除了在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警外，還需要向當(dāng)?shù)嘏沙鏊蚬卜志诌M(jìn)行報(bào)警聯(lián)網(wǎng)外，也需要向住宅小區(qū)的保安中心進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)報(bào)警，以便警情得到迅速處理。另外，考慮到國(guó)內(nèi)普遍收入水平較低，對(duì)于每一戶家庭的防盜報(bào)警系統(tǒng)成本不可太高，但因?yàn)橛脩魯?shù)量多，也不能采用質(zhì)量差的產(chǎn)品，以免誤報(bào)頻繁造成不良影響。根據(jù)以上分析，住宅小區(qū)對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的要求如下：1.廣泛性——即要求小區(qū)內(nèi)每個(gè)家庭都能得到保護(hù)。2.實(shí)用性——即要求每個(gè)家庭的防范系統(tǒng)能在實(shí)際可能發(fā)生受侵害的情況下及時(shí)報(bào)警。并要求操作簡(jiǎn)便，環(huán)節(jié)少，易學(xué)。3.系統(tǒng)性——即要求每個(gè)家庭的防范系統(tǒng)在案情發(fā)生時(shí)，除能自身報(bào)警外，必須及時(shí)傳到保衛(wèi)部門，并同時(shí)上報(bào)當(dāng)?shù)毓矆?bào)警中心。4.可靠性——即要求系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理產(chǎn)品經(jīng)久耐用、系統(tǒng)是可靠。5.投資可行性------即要求系統(tǒng)投資或造價(jià)能控制在小區(qū)家庭能承受的范圍之內(nèi)。

1.2 設(shè)計(jì)思想

在小區(qū)內(nèi)的每個(gè)住戶單元安裝一臺(tái)報(bào)警主機(jī)，住戶可選擇安裝在住戶門口、窗戶處安裝聲檢、緊急求助，煙霧/煤氣探頭、瓦斯探頭，病毒檢測(cè)器，防盜報(bào)警器等報(bào)警感知設(shè)備，報(bào)警主機(jī)通過(guò)總線與管理中心的電腦想連接，進(jìn)行安防信息管理，本系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程報(bào)警功能。如果發(fā)生盜賊闖入、搶劫、煙霧、燃汽泄露，聲音過(guò)高等緊急事故，傳感器就會(huì)立即獲知并由報(bào)警系統(tǒng)即刻觸發(fā)聲光警報(bào)以有效恫嚇企圖行竊的盜賊；系統(tǒng)還會(huì)迅速向報(bào)警中心傳送報(bào)警信息；報(bào)警中心接到警情后立即自動(dòng)進(jìn)行分辨處理，迅速識(shí)別判定警報(bào)類型、地點(diǎn)、用戶，中心據(jù)此派出機(jī)動(dòng)力量采取相應(yīng)解救措施；系統(tǒng)具備24小時(shí)防破壞等并自我監(jiān)視，一旦有任何被破壞的跡象也會(huì)即刻報(bào)警。總之，無(wú)論白天黑夜，你離家在外還是在家休息，電子保安時(shí)時(shí)刻刻保護(hù)的安全，這正是能為家人、家庭、財(cái)產(chǎn)所做的最有效的安全防盜保護(hù)措施。

1.3 系統(tǒng)功能

設(shè)計(jì)具有防盜并且兼有防火，防煤氣，防盜毒等功能的小區(qū)防盜報(bào)警系統(tǒng)，無(wú)疑可以使家庭保安自動(dòng)化。系統(tǒng)采用體積小巧，功能強(qiáng)大，價(jià)格便宜的單片微型計(jì)算機(jī)作為居民家庭第一監(jiān)視端，與單片機(jī)連接各種用于家庭安保的傳感器作為收集信號(hào)并送給單片機(jī)初步處理，單片機(jī)實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)方主監(jiān)控計(jì)算機(jī)通信，將從傳感器接受來(lái)的信號(hào)實(shí)時(shí)傳給主機(jī)，主機(jī)端就可以知道小區(qū)各個(gè)居民家庭的異常情況，從而進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)利用CAN總線傳輸信息，提高了可靠性，操作更方便，在工程實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，因而具有良好的應(yīng)用前景和工程推廣價(jià)值。

該系統(tǒng)運(yùn)用了了單片機(jī)AT89C51， CAN總線的主要特性和功能，將主從式微機(jī)通信運(yùn)用于今天的生活，體現(xiàn)了自動(dòng)化的發(fā)展前景一片光明。對(duì)于應(yīng)用區(qū)域：

每個(gè)家庭可實(shí)現(xiàn)：家中無(wú)人時(shí)，如上班了，可把家庭報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，使所有的探測(cè)器都工作起來(lái)。當(dāng)竊賊試圖破門而入或從陽(yáng)臺(tái)闖入，被動(dòng)紅外探測(cè)器探測(cè)到動(dòng)作，警號(hào)發(fā)聲，并且保安中心立刻接收到警情，接著在數(shù)秒后公安局報(bào)警中心也會(huì)收到報(bào)警信號(hào)。家中有人時(shí)，如睡覺時(shí)，把系統(tǒng)設(shè)置在留守布防狀態(tài)，當(dāng)竊賊企圖從大門闖入時(shí)，立刻動(dòng)作發(fā)出警報(bào)；如果主人有緊急情況，如急病或受到挾持時(shí)，可按動(dòng)鍵盤上的緊急按鈕發(fā)出警報(bào)。

1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

圖1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

1.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法

(1) 利用各種傳感器接收需要防備外界的異常信號(hào)，信號(hào)的檢測(cè)與轉(zhuǎn)換傳輸。

(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)警等等，也可以單片機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警。

(3) 利用CAN總線實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與主控計(jì)算機(jī)的串口通訊。

(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。

2 系統(tǒng)可行性分析2.1 硬件模塊

報(bào)警器硬件由溫度煙霧信號(hào)采集模塊、煤氣信號(hào)采集模塊、防盜報(bào)警模塊、光報(bào)警模塊，鍵盤顯示模塊以及單片機(jī)與CAN總線模塊組成。

2.1.1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。單片機(jī)AT89C51是由ATMEL公司生產(chǎn)的51單片機(jī)。簡(jiǎn)單介紹如下：

AT89C51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(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)MCS-51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。
AT89C51是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口， AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。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)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。

AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。

AT89C51的引腳圖如下圖所示：

圖2.1AT89C51芯片的引腳圖

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。

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4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。

P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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)。

P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3.0 RXD（串行輸入口）

P3.1 TXD（串行輸出口）

P3.2 /INT0（外部中斷0）

P3.3 /INT1（外部中斷1）

P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）

P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）

P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）

P3.7 /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)。

RST：復(fù)位輸入。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。

ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。

/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。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)。

/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

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。

XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。

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。

2.1.2溫度煙霧信號(hào)采集模塊

要準(zhǔn)確的進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，選擇合適的溫度傳感器和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提。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NIS-09C用作采集系統(tǒng)的敏感元件。

2.1.3煤氣信號(hào)采集模塊

煤氣泄露報(bào)警:一當(dāng)室內(nèi)煤氣超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí),它將通過(guò)傳感器向家庭控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。對(duì)于密度大于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的下方。對(duì)于密度小于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的上方，當(dāng)煤氣泄露報(bào)警啟動(dòng),就通知管理中心。綜合考慮各種因素，作者選用氣敏傳感器TP-1.1A，用作煤氣報(bào)警。

2.1.4防盜報(bào)警模塊

防盜報(bào)警:在小區(qū)每一住戶內(nèi)安裝防盜報(bào)警裝置。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，選用熱電釋紅外傳感器RE200B來(lái)進(jìn)行防盜報(bào)警。

2.1.5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。P1．4～P1．7控制的燈依次為正常信號(hào)燈、煤氣信號(hào)燈、火災(zāi)信號(hào)燈和防盜信號(hào)燈。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。

圖2.2 光報(bào)警電路圖

2.1.6數(shù)據(jù)采集模塊

A/D轉(zhuǎn)換是本系統(tǒng)比較關(guān)鍵的一步，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，成功的把所要測(cè)量和控制的數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，是保證系統(tǒng)功能可以實(shí)現(xiàn)的第一步。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。

A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0809，ADC0809由8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成。

(1) 其主要性能指標(biāo)為:

①分辨率為8位。

②最大不可調(diào)誤差：0808為

1／2LSB，0809為

1LSB。

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。

④具有鎖存控制的8路模擬選通開關(guān)。

⑤可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與TTL電平兼容。

功耗15mW。

⑥轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍500KHz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs。

(2)ADC0809引腳功能

圖2.3為ADC0809引腳圖,說(shuō)明如下；

圖2.3 ADC0809芯片引腳

①IN0—IN7——8路模擬信號(hào)輸入端。

②ADDA、ADDB、ADDC——3位地址碼輸入端。8路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換選擇由A、B、C決定。A為低位，C為高位。與低8位地址中A0—A2連接。由A0—A2地址000－111選擇INO－IN7八路A／D通道。其中模擬開關(guān)與輸入通道的關(guān)系見表3.1。

③CLK——外部時(shí)鐘輸入端。時(shí)鐘頻率高，A／D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10—1280KHz，典型值為640KHz，此時(shí)A／D轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs通常由MCS－51型單片機(jī)ALE端直接或分頻后與0809CLK端相連接。當(dāng)MCS－51型單片機(jī)無(wú)讀寫外RAM操作時(shí)，ALE信號(hào)固定為CPU時(shí)鐘頻率的1／6。若晶振為6MHz，則1／6為1MHz時(shí)．A／D轉(zhuǎn)換時(shí)間為64μs。

表2.1路模擬開關(guān)與輸入通道的關(guān)系表

通入通道	IN0	IN1	IN2	IN3	IN4	IN5	IN6	IN7
A	0	1	0	1	0	1	0	1
B	0	0	1	1	0	0	1	1
C	0	0	0	0	1	1	1	1

④D0—D7——數(shù)字量輸出端。

⑤

——A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。當(dāng)面端為高電平時(shí)，允許將A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果從Do—D7端輸出。通常由MCS－ 51型單片機(jī)的

端與0809

片選端(例如P2.0)通過(guò)或非門與0809

端相連接。當(dāng)DPTR為FEFFH，且執(zhí)行MOVX A，＠DPTR指令

后，RD和P2.0均有效，或非后產(chǎn)生高電平，使0809

端有效，0809將A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線Po口，CPU再讀入A中。

⑥ALE——地址鎖存允許信號(hào)。8路模擬通道地址由A、B、C輸入，在0809的ALE信號(hào)有效時(shí)將該8路地址鎖存(注意0809ALE與803lALE的區(qū)別)。

⑦START——啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換信號(hào)。當(dāng)START端輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，立即啟動(dòng)0809進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。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P2.0)通過(guò)或非門相連，當(dāng)DPTR為EFF8H，執(zhí)行“MOVX@DPTR，A”指令后，將啟動(dòng)0809模擬通道0的A／D轉(zhuǎn)換。FEF8H—FEFFH分別為8路模擬輸入通道的地址。執(zhí)行MOVX寫指令，井非真的將A中內(nèi)容寫進(jìn)0809，而是產(chǎn)生WR信號(hào)和P2.o有效，從而使0809的START和ALE有效，且輸出A／D通道0地址A0—A2。事實(shí)上也無(wú)法將A內(nèi)容寫進(jìn)0809，0809中沒有一個(gè)寄存器能容納A中內(nèi)容，0809的輸入通道是IN0—IN7，輸出通道是D0—D7，因此，執(zhí)行“MOVX＠DPTR，A”指令與A中內(nèi)容無(wú)關(guān)，但DPTR地址應(yīng)指向當(dāng)前A／D的通道地址。

⑧EOC——A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)0809A／D轉(zhuǎn)換后；EOC輸出低電平；轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC輸出高電平，表示可以讀取A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果。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)。若MC5—51型單片機(jī)兩個(gè)中斷源已用完，則EOC也可與P1口或四口的一條端線相連，不采用中斷方式，采用查詢方式，查得EOC為高電平后，再讀A／D轉(zhuǎn)換值。

⑨VREF+、VREF- ——正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端。基準(zhǔn)電壓的典型值為+5v，可與電源電壓(+5v)相連，但電源電壓往往有一定波動(dòng)，將影響A／D精度。因此，精度要求較高時(shí)，可用高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電源輸入。當(dāng)模擬信號(hào)電壓較低時(shí)，基準(zhǔn)電壓也可取低于5v的數(shù)值。

⑩Vcc——正電源電壓(+5v)。GND——接地端。

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。ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)由CLOCK端送入,其最高頻率為640MHz,在這個(gè)最高頻率下ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為100uS左右。

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。單片機(jī)要想讀到A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果,必須使ADC0809的允許輸出控制端OE為高電平,打開三態(tài)輸出鎖存器,A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果出現(xiàn)在DB0—DB7上。

圖2.4 ADC0809的讀、寫、啟動(dòng)以及A/D轉(zhuǎn)換時(shí)序圖

圖2.4中EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。在A/D轉(zhuǎn)換期間,EOC維持高電平,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),EOC變成高電平。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,才開始A/D轉(zhuǎn)換,EOC變?yōu)榈碗娖健纹瑱C(jī)讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法有三種(1)延遲法:單片機(jī)啟動(dòng)ADC0809后,延時(shí)130uS以上,可以讀到正確的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。單片機(jī)啟動(dòng)ADC0809后,延遲10uS,檢測(cè)EOC,若EOC=0則A/D轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束,繼續(xù)檢測(cè)EOC直到EOC=1。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。(3)中斷法:EOC必須經(jīng)過(guò)非門接到AT89C51的中斷請(qǐng)求輸入線INT0或INT1上,AT89C51的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。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。

數(shù)據(jù)采集的電路如圖2.5所示。溫度、煙霧、煤氣、防盜傳感器的輸出分別接到ADC0809的IN4、IN5、IN6和IN7。ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由AT89C51的P0．0～P0．2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.0=0時(shí)，與寫信號(hào)WR共同選通ADC0809。圖中ALE信號(hào)與ST信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，輸出地址7FF8H可選通通道IN4，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度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IN1，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC接到89C51的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。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。

圖2.5 數(shù)據(jù)采集模塊

2.1.7鍵盤顯示模塊

單片機(jī)系統(tǒng)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。

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。編碼鍵盤使用方便，也不用編寫太復(fù)雜的程序。但硬件電路復(fù)雜，比非編碼簡(jiǎn)易鍵盤成本要高。

非編碼鍵盤也稱簡(jiǎn)易鍵盤，它的按鍵是排列成行、列矩陣形式的。按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或斷開，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。但需要通過(guò)軟件來(lái)解決按的識(shí)別、防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼的問(wèn)題。

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。

單片機(jī)所用的顯示有LED和LCD兩種，從設(shè)計(jì)的難度和成本造價(jià)來(lái)說(shuō)LCD都要高于LED。本作品要顯示的是要撥的號(hào)碼和來(lái)電顯示對(duì)方機(jī)子的號(hào)碼，為數(shù)字顯示。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)。7段LED選用的是共陽(yáng)極的。

2.1.8CAN總線協(xié)議

CAN（Controller Area Network）總線，又稱控制器局域網(wǎng)，是Bosch公司在現(xiàn)代汽車技術(shù)中領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局域網(wǎng)。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。

CAN的通信協(xié)議主要由CAN控制器完成。CAN控制器主要由實(shí)現(xiàn)CAN總線協(xié)議的部分和實(shí)現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對(duì)于不同型號(hào)的CAN總線通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議部分電路的結(jié)構(gòu)和功能大多相同，而與微處理器接口部分的結(jié)構(gòu)和方式存在一些差異。

CAN控制器選用SJA1000作為控制器。SJA1000是高集成度CAN控制器。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。輸入時(shí)鐘頻率為16MHZ時(shí)鐘,輸出可編程控制。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。

SJA1000在電路中是一個(gè)總線接口芯片，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)微處理器之間的數(shù)據(jù)通信。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。AT89C51是CAN總線接口電路的核心，其承擔(dān)CAN控制器的初始化、CAN的收發(fā)控制等任務(wù)。

CAN總線收發(fā)器選用PCA82C250作為總線收發(fā)器。 PCA82C250是CAN 協(xié)議控制器和物理總線之間的接口。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。而且它與“ISO 11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。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。

接口主要元件電路原理圖見圖2.6，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，否則達(dá)不到預(yù)期的效果。

（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。

（2）PCA82C250為CAN控制器和物理總線之間的接口，它可以提供向總線的

差動(dòng)發(fā)送能力和CAN控制器的差動(dòng)接收能力，TXD和RXD引腳分別發(fā)送經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)后的發(fā)送和接收信號(hào)。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15-200k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）。

（3）SJA1000的TX1腳懸空，RX1引腳的電位必須維持在約0.5VCC上，否則，

將不能形成CAN協(xié)議要求的電平邏輯。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0.5VCC）與SJA1000的RX1相連，從而簡(jiǎn)化了電路。

（4）設(shè)計(jì)時(shí)將SJA1000的CLOCKOUT的時(shí)鐘信號(hào)接至AT89C51的時(shí)鐘電路輸

入端，作為AT89C51的外部時(shí)鐘輸入，解決了時(shí)鐘同步問(wèn)題；SJA1000中斷輸出信號(hào)/INT接至AT89C51的/INT0端，通過(guò)中斷方式與AT89C51通信。

AT89C51 SJA1000

圖2.6 接口主要元器件電路圖

2.1.9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。

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。按照這一定義，可以說(shuō)傳感器是一種吸收(提取)、轉(zhuǎn)換和傳送能量的器件。嚴(yán)格地說(shuō)，應(yīng)該區(qū)別檢測(cè)和變換這兩個(gè)概念。前者只是將被測(cè)量轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)中去，而后者從字面上說(shuō)是將被測(cè)量的種類加以改變。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。傳感器轉(zhuǎn)換能量的理論基礎(chǔ)都是利用物理學(xué)、化學(xué)等各種現(xiàn)象和效應(yīng)來(lái)進(jìn)行能量形式的變換。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。

傳感器的組成按其定義一般是由敏感元件、變換元件和測(cè)量電路三部分組成。除自源型傳感器外，還需外加輔助電源，用框圖表示，如圖2.7所示。由圖可知，傳感器由以下幾個(gè)部分組成：

圖2.7 傳感器的組成框圖

（1）敏感元件(預(yù)變換器) 直接感受被測(cè)量(一般為非電量)并將其轉(zhuǎn)換為與被測(cè)量有確定關(guān)系的易變成電量(包括電量)的其它量的元件。

（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。

（3）測(cè)量電路(變換電路) 把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)變?yōu)楸阌谔幚怼@示、記錄、控制的可用電信號(hào)的電路。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。

（4）輔助電源供給轉(zhuǎn)換能量。

2.2 軟件模塊

通過(guò)上面分析，決定選用C51系列單片機(jī)作為控制器，那么它的軟件編寫就要按照單片機(jī)語(yǔ)言：C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言來(lái)編寫，這里選用執(zhí)行效率高的匯編語(yǔ)言編寫。開發(fā)工具為keil c51，它的功能強(qiáng)大，支持c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的編寫與調(diào)試，其軟件模擬I/O口也會(huì)給軟件調(diào)試帶來(lái)極大的方便。

2.2.1溫度煙霧信號(hào)采集模塊

進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，需要溫度和煙霧兩個(gè)傳感器，當(dāng)溫度達(dá)到一定的度數(shù)和煙霧的濃度達(dá)到一定的百分比時(shí)，就進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。在本設(shè)計(jì)中，作者選用了數(shù)字溫度傳感器AS18B20和煙霧傳感器NIS-09C來(lái)進(jìn)行報(bào)警。

把數(shù)字溫度傳感器AS18B20和煙霧傳感器NIS-09C分別接到ADC0809IN4口和IN5口。當(dāng)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警時(shí)，ADC0809就將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將指針指向下一個(gè)通道。

2.2.2煤氣信號(hào)采集模塊

進(jìn)行煤氣報(bào)警，作者選用了常用的家庭煤氣報(bào)警傳感器TP-1.1A。將煤氣傳感器TP-1.1A接到ADC0809的IN6口。當(dāng)進(jìn)行煤氣報(bào)警時(shí)，ADC0809就將采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將指針指向下一個(gè)通道。

2.2.3防盜報(bào)警信號(hào)采集模塊

人體有恒定的體溫，一般在37攝氏度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的紅外線。熱電釋紅外傳感器探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線而進(jìn)行工作。人體發(fā)出的紅外線，通過(guò)菲涅爾濾光片增強(qiáng)后，聚集到紅外感應(yīng)源上。熱電式元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)將會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。進(jìn)行防盜報(bào)警時(shí)，作者選用了價(jià)格比較合適的熱電釋紅外傳感器RE200B。當(dāng)人體靠近熱電釋紅外傳感器RE200B到一定距離時(shí)，熱電釋紅外傳感器就會(huì)報(bào)警，ADC0809就會(huì)將采集的信號(hào)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)區(qū)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

2.2.4光報(bào)警

把四個(gè)發(fā)光二極管分別接在AT89C51的P1．4～P1．7口。P1．4～P1．7口控制的燈依次為正常信號(hào)燈、煤氣信號(hào)燈、火災(zāi)信號(hào)燈和防盜信號(hào)燈。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。

2.2.5信號(hào)采集模塊

數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)ADC0809的IN4，IN5，IN6和IN7進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，分別由子程序ADC1(溫度轉(zhuǎn)換)，ADC2(煙霧濃度轉(zhuǎn)換)，ADC3（煤氣濃度轉(zhuǎn)換）和ADC4（防盜轉(zhuǎn)換）完成；單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入指定內(nèi)存單元，由INT1中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，中斷到來(lái)說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過(guò)中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)采集模塊的工作原理：各類傳感器采集到數(shù)據(jù)后模擬量傳送到ADC0809，0809將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量傳給89C51，最后單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)送到SJA1000通過(guò)CAN總線收發(fā)器82C250傳上總線，完成數(shù)據(jù)采集工作，并由CAN 總線通過(guò)RS232傳給上位機(jī)。

2.2.6鍵盤顯示模塊

本單元需要兩個(gè)并行口：一個(gè)作為行信號(hào)輸出，它與顯示器的位選碼共享一個(gè)口，這里作者選用P2口的P2.2和P2.3；另一個(gè)作為列信號(hào)的讀入口，這里選用P0口的前四位P2.4至P2.7。

2.2.7CAN總線通訊模塊

CAN總線測(cè)控系統(tǒng)的通信軟件分為3部分：CAN初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。

CAN初始化，其主要是設(shè)置CAN的通信參數(shù)。需要初始化的寄存器有：模式寄存器（Peli CAN模式）、時(shí)分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器等。需要注意的是，這些寄存器僅能在復(fù)位期間可寫訪向，因此,在對(duì)這些寄存器初始化前，必須確保系統(tǒng)進(jìn)入了復(fù)位狀態(tài)，并且系統(tǒng)中各CAN控制器的總線定時(shí)寄存器的初始化字必須相同。

數(shù)據(jù)發(fā)送，現(xiàn)場(chǎng)的各傳感器把環(huán)境多參數(shù)的檢測(cè)信號(hào)（數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量）進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后，發(fā)向CAN控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)CAN控制器的發(fā)送命令，此時(shí)CAN控制器將自動(dòng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不再需傳感器的微控制器進(jìn)行干預(yù)。

數(shù)據(jù)接收，整個(gè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的CAN控制器檢測(cè)到總線上有數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收總線上的數(shù)據(jù)，存入其接收緩沖區(qū)，并向AT89C51微控制器發(fā)送接收中斷，啟動(dòng)中斷接收服務(wù)程序，AT89C51通過(guò)執(zhí)行中斷接收服務(wù)程序，從CAN控制器的接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理工作。

3 硬件單元電路設(shè)計(jì)3.1 ADC0809和四個(gè)報(bào)警傳感器的接口電路設(shè)計(jì)

ADC0809和四個(gè)報(bào)警傳感器的接口電路設(shè)計(jì)圖如圖3.1所示。

圖3.1 ADC0809和傳感器的接口電路圖

上圖所示的四個(gè)插針?lè)謩e代表溫度傳感器，煙霧傳感器，煤氣傳感器和防盜傳感器。因?yàn)閭鞲衅鬟M(jìn)行報(bào)警時(shí)，要將傳感器放于不同的位子，所以在設(shè)計(jì)電路圖時(shí)，作者就選用插針，這樣，用軟線把插針與傳感器連接起來(lái)，顯得更加方便，可以將傳感器放于需要的位子。

元器件的選取：

ADC0809芯片一塊

插針?biāo)膫€(gè)（三排插針兩個(gè)，兩排插折兩個(gè)）

47K的電阻一個(gè)，51歐姆的電阻一個(gè)，50K的電阻兩個(gè)

3.2 AT89C51與ADC0809接口電路

AT89C51與ADC0809接口電路如3.2所示。

圖3.2 AT89C51與ADC0809接口電路圖

ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由AT89C51的P0．0～P0．2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7=0時(shí)，與寫信號(hào)WR共同選通ADC0809。圖中ALE信號(hào)與ST信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC接到AT89C51的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。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。

AT89C51的頻率跟ADC0809的頻率不一致，所以選用74LS74進(jìn)行二分頻。

元器件的選取：

AT89C51單片機(jī)一塊

ADC0809芯片一塊

74LS74芯片一塊

74LS02芯片一塊

74LS04芯片兩塊

3.3 AT89C51與光報(bào)警接口電路

AT89C51與光報(bào)警接口電路如圖3.3所示

圖3.3 AT89C51與光報(bào)警接口電路圖

把四個(gè)發(fā)光二極管分別接在AT89C51的P1．4～P1．7口。P1．4～P1．7口控制的燈依次為正常信號(hào)燈、煤氣信號(hào)燈、火災(zāi)信號(hào)燈和防盜信號(hào)燈。當(dāng)進(jìn)行一種報(bào)警時(shí)，所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)亮。例如，當(dāng)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警時(shí)，P1.6口的發(fā)光二極管就會(huì)亮。

元器件的選取：

四個(gè)340歐姆的電阻

四個(gè)發(fā)光二極管

3.4 鍵盤顯示接口電路

鍵盤顯示接口電路如圖3.4所示。

圖3.4 鍵盤顯示接口電路圖

具體掃描法：（1）將全部行線Y0-Y3（行）置低電平，然后檢測(cè)列的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示按鍵中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中沒有鍵按下。（2）判斷閉合鍵所在的位置。在確定有按鍵按下以后，就可以進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再將行檢測(cè)各列的電平狀態(tài)。若為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。

元器件的選取：

按鍵選用我們熟悉的四腳矩形按鍵8個(gè)

9012PNP放大三極管4個(gè)

四位共陽(yáng)LED數(shù)碼管一塊

4.7k的限流電阻4個(gè)

3.5 AT89C51與CAN總線接口電路

AT89C51與CAN總線接口電路圖如圖3.5所示。

圖3.5 AT89C51與CAN總線接口電路圖

在系統(tǒng)中，SJA1000的片選信號(hào)一般由地址總線經(jīng)譯碼獲得，并由此決定出CAN控制器各寄存器的地址。在本設(shè)計(jì)中，作者用單片機(jī)AT89C51的P2.7為片選信號(hào)。所以，SJA1000的地址為：7F00-7F32H。

SJA1000的TX1腳懸空，RX1引腳的電位必須維持在約0.5Vcc上，否則，將不能形成CAN協(xié)議所要求的電平邏輯。如果系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離，這樣可直接把82C250的VREF端（約為0.5 Vcc）與RX1腳相連，從而簡(jiǎn)化了電路。

當(dāng)上電復(fù)位時(shí)，AT89C52的上電復(fù)位，需要從低到高的電平變化來(lái)激活，而SJA1000的17腳RST被激活，需要出現(xiàn)一個(gè)由高電平到低電平的跳變，因此，這必須加一個(gè)反相器。

82C50第8腳與地之間的電阻Rs稱為斜率電阻，它的取值決定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率控制方式。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民的阻值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明15~200kΩ為Rs較理想的取值范圍，在該方式下，可以使用平行線或雙絞線作總線。在本設(shè)計(jì)中，Rs選用150K。

元器件的選取：

SJA1000芯片一塊

PCA82C250芯片一塊

74LS04芯片一塊

16MHZ晶振一個(gè)

22PF的二極管兩個(gè)

60歐姆的電阻一個(gè)

150K的電阻一個(gè)

4 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要是采集四個(gè)報(bào)警傳感器的報(bào)警信號(hào)，再通過(guò)發(fā)光二極管顯示，每一個(gè)發(fā)光二極管亮就表示有一種報(bào)警傳感器報(bào)警。用戶可以根據(jù)自己家庭的具體情況來(lái)設(shè)置報(bào)警的最高限度，用鍵盤顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)還要把采集的信號(hào)通過(guò)CAN總線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，在上位機(jī)上顯示出來(lái)。

4.1 CAN總線程序

CAN總線測(cè)控系統(tǒng)的通信軟件分為3部分：CAN初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。

4.1.1CAN初始化

CAN初始化，其主要是設(shè)置CAN的通信參數(shù)。需要初始化的寄存器有：模式寄存器（Peli CAN模式）、時(shí)分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器。

CAN初始化程序代碼為：

#include <reg52.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <absacc.h>
#define byte unsigned char
#define word unsigned int
#define time0 65536-2000
#define BAUD -13
#define MAIN 1 ///定義主機(jī)，從機(jī)地址
#define ADDR 2
#define READ 'R'
#define WRIT 'W'
#define CAN_PORT P0
#define CAN_CR 0 //控制
#define CAN_CMR 1 //命令
#define CAN_SR 2 //狀態(tài)
#define CAN_IR 3 //中斷
#define CAN_ACR 4 //驗(yàn)收
#define CAN_AMR 5 //屏蔽
#define CAN_BTR0 6 //時(shí)序0
#define CAN_BTR1 7 //時(shí)序1
#define CAN_OCR 8 //輸出
#define CAN_TXB 10 //發(fā)送緩沖
#define CAN_RXB 20 //接收緩沖
#define CAN_CDR 31 //分頻
sbit CAN_WR = P2^5;
sbit CAN_RD = P2^6;
sbit CAN_ALE = P2^7;
sbit CAN_RST = P1^0;
sbit da_in = P3^7;
sbit da_clk = P3^6;
sbit da_cs = P3^5;
sbit KEY1 = P2^0;
sbit KEY2 = P2^1;
sbit LED1 = P1^3;
sbit LED2 = P1^4;
sbit LED7 = P1^7;
sbit beer = P1^1;
bit CANBUS;
byte bdata Acc ;
sbit Acc7=Acc^7;
byte idata TXB[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; //第一個(gè)為報(bào)文標(biāo)志碼
byte idata RXB[10];
void CAN_INI() /*初始化部分*/
{
CANW(CAN_CR,0x01);
CANW(CAN_ACR,MAIN); //驗(yàn)收濾波器需與報(bào)文標(biāo)志碼(從機(jī)的發(fā)送的第一個(gè)字節(jié))一致
CANW(CAN_AMR,0x00);
CANW(CAN_BTR0,0x42); //125k-BPS
CANW(CAN_BTR1,0x1c);
CANW(CAN_OCR,0x1A); //0xaa,0xd2,0xfa
CANW(CAN_CR,0x02); //**中斷使能
}
4.1.2CAN數(shù)據(jù)發(fā)送
數(shù)據(jù)發(fā)送，現(xiàn)場(chǎng)的各傳感器把環(huán)境多參數(shù)的檢測(cè)信號(hào)（數(shù)字量、模擬量、開關(guān)量）進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后，發(fā)向CAN控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)CAN控制器的發(fā)送命令，此時(shí)CAN控制器將自動(dòng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不再需傳感器的微控制器進(jìn)行干預(yù)。
CAN數(shù)據(jù)發(fā)送的程序代碼為：
void CANW(byte adr,byte dat) //寫CAN數(shù)
{
CAN_ALE=1;
CAN_PORT=adr;
CAN_ALE=0;
CAN_WR=0;
CAN_PORT=dat;
CAN_WR=1;
}
byte CANR(byte adr) //讀CAN數(shù)
{
byte dat;
CAN_ALE=1;
CAN_PORT=adr;
CAN_ALE=0;
CAN_PORT=0xff;
CAN_RD=0;
dat=CAN_PORT;
CAN_RD=1;
return dat;
}
void CAN_SEND() /*發(fā)送數(shù)據(jù)部分*/
{
byte i,p;
p=CANR(CAN_SR);
if (p&0x04)
{
p=CAN_TXB; /*p指向發(fā)送緩存首址*/
for(i=0;i<10;i++) CANW(p++,TXB[i]);
CANW(CAN_CMR,0x01); /*請(qǐng)求發(fā)送*/
}
}
4.1.3CAN接收數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)接收，整個(gè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的CAN控制器檢測(cè)到總線上有數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收總線上的數(shù)據(jù)，存入其接收緩沖區(qū)，并向AT89C51微控制器發(fā)送接收中斷，啟動(dòng)中斷接收服務(wù)程序，AT89C51通過(guò)執(zhí)行中斷接收服務(wù)程序，從CAN控制器的接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理工作。
CAN接收數(shù)據(jù)程序?yàn)椋?br />
void CAN_INT() interrupt 0 using 1/*接收中斷*/
{
byte i,p;
p=CANR(CAN_IR);
if(p&0x01)
{
p=CAN_RXB;
for(i=0;i<10;i++)
{
RXB[i]=CANR(p++);
}
CANW(CAN_CMR,0x04); /*釋放接收緩存*/
CANBUS=1;// LED2=1;
}
}
void CAN_SCAN()
{
TXB[0]=ADDR;
TXB[1]=8;
TXB[2]=ADDR;
TXB[3]=WRIT;
TXB[4]=2;
if(KEY1==0) TXB[5]=0; else TXB[5]=1;
if(KEY2==0) TXB[6]=0; else TXB[6]=1;
CAN_SEND();
// while(!CANBUS); //等待接收完標(biāo)志
CANBUS=0;
TXB[0]=ADDR; //總線地址
TXB[1]=8; //發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)個(gè)數(shù)!
TXB[2]=ADDR;
TXB[3]=READ;
TXB[4]=2;
CAN_SEND();
// while(!CANBUS);
CANBUS=0;
if(RXB[5]==0) LED1=0; else LED1=1;
if(RXB[6]==0) LED2=0; else LED2=1;
}
4.2 溫度傳感器18B20
DS18B20的程序見附錄三。
4.3 ADC0809轉(zhuǎn)換
ADC0809的轉(zhuǎn)換程序?yàn)椋?br />
#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
//#define t0 65536-50000
//#define t1 65536-30000
sbit key3 =P2^3;
sbit key2 =P2^2;
sbit key1 =P2^1;
sbit key0 =P2^0;
sbit P30= P3^0;
sbit P31= P3^1;
sbit P32= P3^2;
sbit P33= P3^3;
sbit P34= P3^4;
//uchar scan=0,dis=0,keyx=1,key;
uchar now;
uchar code scantab[4] ={0x80,0x40,0x20,0x10};
uchar code disptab[4] ={0x01,0x80,0x40,0x20};
uchar n[4] ={0x00,0x00,0x00,0x00};
uchar code trantab[18] =
{ 0x28,0xEE,0x32,0xA2,0xE4,0xA1,0x21,
0xEA,0x20,0xA0,0x60,0x25,0x39,0x26,
0x31,0x71,0x29,0xff
};
int dispnum;
sbit start=P3^1;
sbit oe=P3^2;
#define t0 65536-1000
bit flag;
unsigned long uin,udis;
/*
int temp;
int get_p1() {P1=0xff;return P1;}
int get_p3() {P3=0xff;return P3;}
void put_p1(int h1) {P1=h1;}
void put_p3(int h2) {P3=h2;}
*/
void delay(uint t)
{ uint i;
for(i=0;i<t;i++);
}
/*
void dealkey()
{ if(key>0)
{ switch(key)
{ case 1: P3^0=0; break;
case 5: P3^0=1; break;
case 2: P3^1=0; break;
case 6: P3^1=1; break;
case 3: clock=0; break;
case 7: clock=1; break;
case 4: P3^3=0xff;dispnum=P3^3; break;
case 8: P3^3=temp; break;
case 9: P31=1; break;
case 13: P31=1; break;
case 10: P33=1;dispnum=P33; break;
case 14: temp=get_p1(); dispnum=temp; break;
case 11: temp=get_p1(); dispnum=5*P1/255;
break;
case 15: break;
case 12: P32=0; break;
case 16: P32=!P32; break;
}
if(dispnum<0) dispnum=0;
if(dispnum>9999) dispnum=9999;
distran(dispnum);
}
key=0;
}
*/
void distran(int dispnum)
{ n[0] =trantab[dispnum %10];
n[1] =trantab[(dispnum/10) %10];
n[2] =trantab[(dispnum/100) %10];
n[3] =trantab[(dispnum/1000) %10];
}
void display()
{ P2=~disptab[now];
P0=n[now];
}/*
void scankey()
{ P0=trantab[17];
now=(now+1)%4;
P2=~scantab[now];
key0=key1=key2=key3=1;
if(!key0)keyx=now+1;
if(!key1)keyx=now+5;
if(!key2)keyx=now+9;
if(!key3)keyx=now+13;
}
*/
void t0_sever() interrupt 1
{ TH0=t0>>8;TL0=t0;
// scankey();
// dealkey();
display();
flag=0;
}
/*
void t1_sever() interrupt 2
{ TH1=t1>>8;TL1=t1;
//scankey();
//dealkey();
display();
}
*/
void deal0809()
{ unsigned long u;
u=(unsigned long)uin;
udis=((u*5*1000)/256);
distran(udis);
}
void get0809()
{ //delay(80);
start=1;//f=(double)((fxx*200000000)/(fcc*16));
delay(8);
start=0;
delay(50);
oe=1;
P1=1;
uin=P1;
oe=0;
}
void main()
{
start=0;
oe=0;
flag=0;
EA=1;
ET0=1; TH0=t0>>8; TL0=t0; TR0=1;
now=0;
while(1)
{
if(flag)display();
else
{ get0809();
deal0809();
//display();
}
}
}
/*
if(keyx>0)
{ key=keyx;
while(keyx!=0){keyx=0;time(10000);}
dealkey();
}
time(10000);
*/
4.4 數(shù)字顯示
本模塊功能主要為小區(qū)家庭用戶根據(jù)自家的情況顯示不同的家庭門牌號(hào)碼。具體程序代碼為：
#include <reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define tim 65536-3000
sbit dis0 =P2^7;
sbit dis1 =P2^6;
sbit dis2 =P2^5;
sbit dis3 =P2^4;
sbit key1 =P2^3;
sbit key0 =P2^2;
int i;
uchar disp[4],dis;
uchar key,keyx,ts;
uint para[8],ptr;
uchar code numtab[4]={0x80,0x40,0x20,0x10};
uchar code distab[16]={0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0xa1,0x21,0xea,
0x20,0xa0,0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71};
int code param[8]={300,255,300,255,255,255,255,8};
void time(uint t)
{
uint j;
for(j=0;j<t;j++);
}
void distran()
{
disp[0]=distab[para[ptr]%10];
disp[1]=distab[(para[ptr]/10)%10];
disp[2]=distab[(para[ptr]/100)%10];
disp[3]=distab[(para[ptr]/1000)%10];
}
void display()
{
dis=(dis+1)%4;
P2=0xff;
P0=disp[dis];
P2=~numtab[dis];
key0=1; key1=1;
if(!key0) keyx=dis+1;//*************************鍵盤掃描
if(!key1) keyx=dis+5;
}
void keyproc()
{
if(key>0)
{
switch(key)
{
case 1: para[ptr]--; break;
case 5: para[ptr]++; break; //************個(gè)位
case 2: para[ptr]-=10; break;
case 6: para[ptr]+=10; break; //*************十
case 3: para[ptr]-=100; break;
case 7: para[ptr]+=100; break; //**************百
case 4: ptr--; break;
case 8: ptr++; break; //*********千位
}
if(ptr>7) ptr=0;
if(ptr<0) ptr=7;
if(para[ptr]<0) para[ptr]=0;
if(para[ptr]>param[ptr]) para[ptr]=param[ptr];
distran();
key=0;
}
}
void timer0() interrupt 1
{
TH0=tim>>8; TL0=tim; display();
}
void main()
{
TMOD=0x11;IE=0x82;
dis=0;
ptr=0;
distran();
TH0=tim>>8; TL0=tim; TR0=1;
for(i=0;i<7;i++) para[i]=i;
for(;;)
{
if(keyx>0) //有鍵按下
{
key=keyx;
while(keyx!=0) {keyx=0; time(1000);}
if(keyx!=0)
{
/// if(!key0) {keyx=dis+1;}//*************************鍵盤掃描
//// if(!key1) {keyx=dis+5;}
}
keyproc();
}
time(1000);
}
}

復(fù)制代碼

5 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)

小區(qū)安防系統(tǒng)的報(bào)警要求準(zhǔn)確無(wú)誤，必須是可靠的，因此可靠性是一個(gè)很重要的指標(biāo)，因此，系統(tǒng)的硬件電路、軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均應(yīng)圍繞這個(gè)中心進(jìn)行。

5.1 系統(tǒng)抗干擾性設(shè)計(jì)

小區(qū)安防系統(tǒng)主要進(jìn)行小區(qū)內(nèi)各個(gè)住戶的各種突發(fā)事件的報(bào)警。信號(hào)會(huì)受到各種干擾，使系統(tǒng)不能正常工作。

在抗干擾方面，有硬件措施和軟件措施，也有軟硬件結(jié)合的措施。硬件抗干擾有效率高的有優(yōu)點(diǎn)，但是增加系統(tǒng)的投資和設(shè)備的體積；軟件抗干擾有投資低的優(yōu)點(diǎn)，但會(huì)降低系統(tǒng)的工作效率。

5.1.1硬件抗干擾措施

干擾的渠道有：供電系統(tǒng)的干擾，過(guò)程通道的干擾，空間的干擾等。在印刷電路板設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到電路板過(guò)大時(shí)，印刷線條長(zhǎng)，抗噪聲能力下降；過(guò)小時(shí)，散熱不好，容易受鄰近線干擾。所有本系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板時(shí)，把相關(guān)的器件盡量放靠近些，容易產(chǎn)生噪聲的器件、電流電路、大電流電路盡量遠(yuǎn)離單片機(jī)。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)用一個(gè)電源，并保證其良好的共地。

5.1.2軟件抗干擾措施

軟件抗干擾屬于單片機(jī)系統(tǒng)自身防御行為，其前提條件是：系統(tǒng)中抗干擾軟件不會(huì)因干擾而損壞。

（1）程序結(jié)構(gòu)化，功能模塊化

編程時(shí)不能讓程序任意跳轉(zhuǎn)，否則整個(gè)程序會(huì)糾纏在一起，便于程序維護(hù)，而且對(duì)軟件抗干擾方案的實(shí)施有著十分重要的意義。在系統(tǒng)中把整個(gè)程序分解為若干個(gè)功能模塊，每個(gè)功能模塊是一個(gè)正規(guī)程序。

（2）狀態(tài)信號(hào)的抗干擾輸入方法

干擾信號(hào)多呈毛刺狀，作用時(shí)間短，在采集某一狀態(tài)信號(hào)時(shí)，可以多次重復(fù)采集，只有連續(xù)兩次采集結(jié)果一致時(shí)才視為有效；在各次采集狀態(tài)信號(hào)之間增加一段延時(shí)，能對(duì)抗較寬的干擾。

（3）CPU抗干擾技術(shù)

CPU屬于高速數(shù)字器件，易受干擾的有運(yùn)算器、控制器以及控制寄存器，當(dāng)外界干擾串入時(shí)，很可能通過(guò)三總線改寫CPU寄存器的內(nèi)容，導(dǎo)致初始化錯(cuò)誤。尋址失敗乃至系統(tǒng)癱瘓；當(dāng)程序受到干擾后，和可能打亂CPU的正常執(zhí)行程序。如果攔截失去控制的程序流程，如果使系統(tǒng)的損失減少，盡可能恢復(fù)系統(tǒng)的正常狀態(tài)是本系統(tǒng)需要考慮的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

系統(tǒng)采取的措施是在各段程序中，對(duì)單片機(jī)及片外擴(kuò)展器件的各種功能、斷口、方式、狀態(tài)等采集永久性或臨時(shí)性的設(shè)置。系統(tǒng)不僅要保證上電后系統(tǒng)要初始化，而且在程序中每次使用某種功能，都要再一次對(duì)相應(yīng)的控制寄存器設(shè)定動(dòng)作模式。

5.2 提高元器件的可靠性

提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中所有元件的質(zhì)量，以提高系統(tǒng)內(nèi)在的可靠性，這也是關(guān)鍵性的措施。采取的措施有：

（1）選用質(zhì)量好的接插件，并設(shè)計(jì)好工藝結(jié)構(gòu)，如選用帶屏蔽的接插件；

（2）選用合格的電子元件，并進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試、篩選；

（3）設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)參數(shù)留有一定的余量；

（4）提高印刷板的組裝質(zhì)量。

5.3 容錯(cuò)技術(shù)

在提高系統(tǒng)可靠性的同時(shí)，采取一些容錯(cuò)技術(shù)，當(dāng)系統(tǒng)工作出錯(cuò)時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。在系統(tǒng)中主要應(yīng)用了信息冗余技術(shù)。

（1）奇偶校驗(yàn)。系統(tǒng)通信時(shí)采用偶校驗(yàn)，收方根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果，決定是否要求對(duì)方重發(fā)。

（2）循環(huán)碼校驗(yàn)。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)按一定的規(guī)則產(chǎn)生循環(huán)冗余碼，并附加在數(shù)據(jù)后一起發(fā)送；接收方按同樣的規(guī)則根據(jù)接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生循環(huán)冗余碼，并和接收到的循環(huán)冗余碼進(jìn)行必比較，校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送是否正確。

6 系統(tǒng)調(diào)試6.1 整體調(diào)試分析

整個(gè)調(diào)試所使用的測(cè)試儀器儀表和工具：

微機(jī)一臺(tái)；
示波器；
萬(wàn)用表；
直流穩(wěn)壓電源；
單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)一套；

本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試三大部分。

經(jīng)過(guò)初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，軟件調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問(wèn)題的分析和解決，不會(huì)造成問(wèn)題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問(wèn)題而需要檢查整體電路，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。軟件編程中，作者首先完成的是單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時(shí)也是本裝置成功的關(guān)鍵，有許多問(wèn)題都比較棘手。

6.2 硬件單元電路調(diào)試6.2.1最小系統(tǒng)板調(diào)試

首先檢測(cè)所制作的電路板是否有虛焊，短路等現(xiàn)象。然后接上+5V電源，檢測(cè)各個(gè)芯片的電源是否為+5V，如果是+5V的話，說(shuō)明供電正確。接上電壓，看單片機(jī)是否發(fā)熱，如不發(fā)熱說(shuō)明電源連接正確。測(cè)單片機(jī)30腳（ALE）是否有脈沖波形輸出，如果有說(shuō)明單片機(jī)正常工作。

6.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)試

先對(duì)A/D進(jìn)行編程調(diào)試，通過(guò)后才能繼續(xù)完成其他模塊的調(diào)試，這一步很關(guān)鍵，也是最難調(diào)試的一步。

給AT89C51燒入A/D轉(zhuǎn)換程序先調(diào)試A/D轉(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)試步驟如下：

1）、給四路模擬電壓輸入信號(hào)和一路數(shù)字電壓輸入信號(hào)分別輸入相應(yīng)的直流電壓，用萬(wàn)用表檢測(cè)電壓是否采集過(guò)來(lái)，也就是輸入端電壓與電源所給電壓是否一致。

2）檢測(cè)ADC0809的啟動(dòng)信號(hào)和輸出使能信號(hào)輸出是否正確。

3）測(cè)得輸入端電壓與電源所給電壓一致后，再檢測(cè)ADC0809的通道選擇是否正確：如：給IN5輸入0~5V的電壓，ADC0809的通道選擇端，如果addrc=5V,addrb=0V,addra=5V, 也即：addrc=1,addrb=0,addra=1;表示該通道選擇正確，否則不正確。如果不正確，檢查程序是否正確，如果程序沒有問(wèn)題，再檢查電路是否接對(duì)了。

4）測(cè)得通道選擇正確后，再測(cè)量數(shù)字量輸出，也即ADC0809的D0~D7輸出端的數(shù)字量是否與輸入模擬量相對(duì)應(yīng)。改變模擬電壓量輸入，看數(shù)字信號(hào)變化是否和模擬量變化對(duì)應(yīng)，如果輸出數(shù)字量與輸入模擬量相對(duì)應(yīng)說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換正確。

6.2.3光報(bào)警電路調(diào)試

首先先檢查發(fā)光二極管的正負(fù)極有沒有接錯(cuò)，發(fā)光二極管有缺口的是負(fù)極。當(dāng)出現(xiàn)低電平時(shí)，發(fā)光二極管亮。

當(dāng)接收到傳感器所檢測(cè)的信號(hào)有異樣時(shí)，所相應(yīng)的發(fā)光二極管是否亮。例如，當(dāng)溫度傳感器所檢測(cè)到的溫度高于所設(shè)定的最高溫度時(shí)，所對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就發(fā)亮。

6.2.4鍵盤顯示電路調(diào)試

在調(diào)試前，值得提到的是三極管的幾個(gè)極的判斷和數(shù)碼管的a至g所對(duì)應(yīng)的管腳的測(cè)試，這是十分重要的，這直接關(guān)系到此部分的成敗。1、判斷基極和管子類型（PNP或NPN）：由于基極與發(fā)射極、基極與集電極，分別是兩上PN結(jié)，它們之間的反向電阻值都很小，所以用萬(wàn)用表歐姆檔（R×100或R×1K）測(cè)量時(shí)，先將任一表黑筆接到某一個(gè)認(rèn)定的管腳上，另一表筆先后接到其余兩個(gè)管腳上。如果測(cè)量得到的阻值都很大（或都很小），然后對(duì)換表筆，重復(fù)上述測(cè)量時(shí)，阻值恰好與上述相反。都很小（或都很大）。則可斷定所認(rèn)定的管腳為基極。若不符合上述結(jié)果，應(yīng)另?yè)Q一個(gè)認(rèn)定管腳重新測(cè)量，直至符合上述結(jié)果為止。測(cè)量時(shí)注意管腳和表筆的極性。當(dāng)黑筆接在基極，紅表筆分別接在其它兩極時(shí)，測(cè)得的電阻值都較小，則可判定該三極管為NPN型，反之即為PNP型。2、判斷集電極和發(fā)射極：判斷集電極和發(fā)射極的基本原理是把三極管接成基本單管放大電路。利用測(cè)量管子的電流放大系數(shù)β的大小來(lái)判斷集電極和發(fā)射極。對(duì)于常用的NPN型小功率硅管。若集電極接電源正極，發(fā)射極接電源負(fù)極，這時(shí)表針偏較大。如果電壓極性反接，則表針偏轉(zhuǎn)就比較小。由此即可判斷出集電極和發(fā)射極。另一種更可靠的辦法是，當(dāng)肯定被測(cè)為NPN型硅管后，將黑表筆接于一個(gè)待測(cè)的管腳，紅表筆接另一個(gè)管腳，基極懸空，觀察表針偏轉(zhuǎn)情況。然后將黑表筆所接管腳與已斷定的基極用手捏住（注意不能使其相碰，這時(shí)的人體電阻相當(dāng)于電阻Rb，比較測(cè)量出的阻值變化。然后更換黑、紅表筆，再觀察阻值變化。如前者的變化比較大，則前者黑表筆所接管腳就是集電極。紅表筆所接管腳為發(fā)射極。如為PNP管子與上述情況相反。根據(jù)上面的方法，測(cè)得所使用的三極管是PNP管，其管腳平面對(duì)向自己，管腳從左到右為e，b，c。數(shù)碼管腳的測(cè)試就顯得比較簡(jiǎn)單：如果是共陰極的數(shù)碼管就讓位選接地，然后點(diǎn)亮其它的管腳，通過(guò)顯示結(jié)果來(lái)斷定引腳是a，b，c等，位選也是拿萬(wàn)用表的黑表筆去探試的。如果是共陽(yáng)極的話就用紅表筆來(lái)探試位選，其它的與共陰極的一致。經(jīng)過(guò)以上的判斷，得到正確的管腳接入電路中。

具體調(diào)試步驟為：

（1）鍵盤是否工作正常

（2）當(dāng)按下鍵盤時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)字是否與軟件設(shè)計(jì)的一樣。

6.2.5傳感器電路調(diào)試

在進(jìn)行傳感器調(diào)試時(shí)，首先檢查各個(gè)傳感器的接線電路是否正確，特別是有三個(gè)腳的傳感器。傳感器接到ADC0809時(shí)，要接負(fù)載電阻，負(fù)載電阻的阻值大小有傳感器本身決定。

當(dāng)四個(gè)傳感器接收到各種異常信號(hào)時(shí)，如，溫度過(guò)高時(shí)，溫度傳感器就接收到信號(hào)了，通過(guò)ADC0809將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，送單片機(jī)，與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，高于設(shè)定溫度時(shí)，給發(fā)光二極管一個(gè)低電平，發(fā)光二極管就亮，顯示報(bào)警。

其他傳感器的調(diào)試也是如此。當(dāng)四個(gè)傳感器都能接收異常信號(hào)時(shí)，說(shuō)明傳感器電路是正確的，調(diào)試以后就沒問(wèn)題了。

6.3 軟件程序調(diào)試6.3.1軟件系統(tǒng)設(shè)置

對(duì)于本系統(tǒng)而言，軟件程序所實(shí)現(xiàn)的功能比較少，程序的調(diào)試顯得比較簡(jiǎn)單。整個(gè)程序使用的是匯編語(yǔ)言，在keil c51下編寫調(diào)試完成的。Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)的軟件開發(fā)系統(tǒng)，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。

程序要通過(guò)燒寫器燒寫到芯片里。燒寫的過(guò)程為：假定要寫入的文件是“test.hex”。首先，連接編程器主板到計(jì)算機(jī)并口。然后連接電源。編程器指示燈亮，將89C51插入ZIF插座，鎖緊手柄。(請(qǐng)注意芯片的插入方向：缺口向上，朝扳手方向！否則會(huì)損壞芯片)然后啟動(dòng)軟件，鼠標(biāo)單擊在右邊的“芯片”下拉框，選擇好芯片類型，這里選“89C51”。在“文件”菜單選擇“打開Hex文件”，找到“test.hex”文件，單擊“打開”。窗口中顯示文件內(nèi)容，右下角顯示校驗(yàn)和。單擊“寫芯片”按鈕，編程器的燒寫指示燈亮，燒寫完畢后報(bào)告結(jié)果，寫入之前會(huì)自動(dòng)擦除芯片內(nèi)容，寫入完畢會(huì)自動(dòng)校驗(yàn)。如果是需要加密，可以選擇加密級(jí)別。到此為止整個(gè)軟件程序調(diào)試環(huán)境就已經(jīng)配好了。

6.3.2單片機(jī)系統(tǒng)軟件調(diào)試

雖然在前面的硬件電路調(diào)試過(guò)程中每個(gè)模塊的調(diào)試已經(jīng)穿插了部分模塊的軟件調(diào)試。但是整體單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試還是有一定的困難的。例如，在對(duì)A/D轉(zhuǎn)換電路的硬件進(jìn)行測(cè)試時(shí)，是分別對(duì)單通道采樣測(cè)試。而整體系統(tǒng)要求的是分時(shí)顯示三個(gè)參數(shù)以及他們的上下限。因?yàn)橐@示的數(shù)據(jù)比較多，所以比較麻煩。剛開始時(shí)由于編程時(shí)沒有設(shè)置好各通道顯示的標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)不了數(shù)碼管分時(shí)顯示的功能。于是從主程序開始檢查，發(fā)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換子程序所用的標(biāo)志位與主程序?qū)ψ映绦蛘{(diào)用的標(biāo)志位不一致。

6.3.3CAN總線軟件調(diào)試

在調(diào)試CAN總線的程序時(shí)，剛開始是在keil c51下進(jìn)行調(diào)試，編譯老是同不過(guò)，后來(lái)，改了一些程序后，在CAN總線的發(fā)送程序和接收程序的開頭都加上初始化程序，這樣程序就沒有錯(cuò)了。

6.4 調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

（1）硬件電路的詳細(xì)檢測(cè)問(wèn)題。硬件電路的正確接線是整個(gè)系統(tǒng)能夠工作的最基本的前提。在調(diào)試前，一定要詳細(xì)檢查電路的焊接和接線。杜絕虛焊、短路和斷路等現(xiàn)象。使硬件調(diào)試達(dá)到事半功倍的效果。

在檢查過(guò)程中，由于有幾跟焊線比較細(xì)，焊盤比較小，在焊的過(guò)程中，跟其他線接觸到了，引起了短路。在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，又重新焊了一遍，最后檢查無(wú)誤。

（2）接地問(wèn)題。作者原先就由于沒有處理好接地問(wèn)題而嚴(yán)重影響了調(diào)試的進(jìn)程。地沒有接好，影響了數(shù)據(jù)的正確輸出和顯示。

所有的地線都應(yīng)該接在一起，這樣就不會(huì)引起干擾。

（3）ADC0809通道選擇問(wèn)題。通道選擇不正確，就不能把數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)。在調(diào)A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，開始不能把數(shù)據(jù)采集過(guò)來(lái)，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)通道選擇不對(duì)應(yīng)。重新修改程序，改正通道選擇標(biāo)記，使數(shù)據(jù)得以采集過(guò)來(lái)。

（4）延時(shí)問(wèn)題。本系統(tǒng)為了串口通信的方便采用12M的晶振，延時(shí)要比用6M的晶振時(shí)要長(zhǎng)。如果延時(shí)不夠，有可能使得系統(tǒng)顯示不穩(wěn)定。

（5）鍵盤顯示程序問(wèn)題。在第一次把程序燒入到芯片時(shí)，接上5V電源后，發(fā)現(xiàn)什么都沒有，檢查硬件電路，是四個(gè)三極管的E極沒有接上電源。把四個(gè)三極管的E極接上5V電源后，數(shù)碼管有顯示。但是不是原先設(shè)計(jì)的那樣。后來(lái)，作者檢查軟件，改了一些程序后，就顯示正確了。

（6）CAN總線通信問(wèn)題。CAN控制器SJA1000的RESET腳是低電平的，AT89C51的RESET是高電平，因此，在連接時(shí)要接一個(gè)非門。作者在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，忽略了這一點(diǎn)，接上去以后，就正確了。

6.5 聯(lián)機(jī)調(diào)試

下位機(jī)調(diào)試完成后，就進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。

聯(lián)機(jī)調(diào)試所需要的設(shè)備：

直流穩(wěn)壓電源兩臺(tái)；

單機(jī)兩件；

排線若干；

聯(lián)機(jī)調(diào)試是本系統(tǒng)比較關(guān)鍵的部分。在整個(gè)聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程中也遇到了不少問(wèn)題。例如，沒注意將程序與上位機(jī)的接收程序相聯(lián)系，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能通過(guò)CAN總線傳給上位機(jī)。

在進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，把所有的程序結(jié)合起來(lái)，燒到芯片上。在進(jìn)行編譯時(shí)，有一些程序不能匹配，作者就另外修改了一些程序，這樣編譯就通過(guò)了。在本系統(tǒng)中，作者所設(shè)計(jì)的鍵盤用來(lái)顯示小區(qū)住戶的門牌房間號(hào)，在單獨(dú)調(diào)試鍵盤時(shí)，鍵盤顯示正常。但是，聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)鍵盤顯示不正常，確定硬件電路沒問(wèn)題時(shí)，作者就看程序，發(fā)現(xiàn)鍵盤的程序里，存儲(chǔ)器跟ADC0809的存儲(chǔ)器用了同一個(gè)。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，作者就另外設(shè)了一個(gè)變量，用來(lái)存儲(chǔ)鍵盤的變量。重新編譯后，燒到芯片里，上電后，就顯示正常了。

7 系統(tǒng)使用說(shuō)明

本系統(tǒng)使用起來(lái)非常方便，下面作者就系統(tǒng)的使用方法作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。首先

小區(qū)的使用用戶將各個(gè)傳感器接在自家的合適位置，例如，將煤氣報(bào)警傳感器接在廚

房，將溫度傳感器和煙霧傳感器接在客廳，將紅外傳感器接在門口。然后接上電源就能工作了。

當(dāng)有報(bào)警時(shí)，小區(qū)控制中心的報(bào)警燈就會(huì)亮。例如當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到室內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，就會(huì)將這個(gè)異常信號(hào)由ADC0809采集，送單片機(jī)處理，此時(shí)，與溫度傳感器相對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)亮。其他情況也是如此。

當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，小區(qū)的住戶可以按下裝在家里的按鍵，按下自己家里的房間號(hào)，這樣，房間號(hào)就會(huì)顯示在小區(qū)控制中心，小區(qū)控制中心就可以知道發(fā)生的具體情況和具體房間號(hào)。

本裝置使用起來(lái)簡(jiǎn)單易學(xué)，而且功能比較強(qiáng)大。

8 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于單片機(jī)AT89C51的小區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以方便、廉價(jià)、可靠和實(shí)用等為目的，主要以小區(qū)各個(gè)住戶為主要對(duì)象，采用了ADC0809數(shù)據(jù)采集，利用AT89C51作為控制器，通過(guò)簡(jiǎn)易鍵盤設(shè)置報(bào)警上限，共陽(yáng)極四位數(shù)碼顯示，由二極管發(fā)光進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，此系統(tǒng)與另外一個(gè)同學(xué)的小區(qū)網(wǎng)站組合成一個(gè)完整的系統(tǒng)，能在小區(qū)網(wǎng)站上實(shí)現(xiàn)安防實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本文的重點(diǎn)是ADC0809的四路模擬電壓采集以及單片機(jī)鍵盤顯示最小系統(tǒng)。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，遵循從易到難，從硬件到軟件的過(guò)程。首先理解設(shè)計(jì)任務(wù)以及系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能，有針對(duì)性地查閱相關(guān)的資料，熟悉所需芯片以及元器件的工作原理，再著手設(shè)計(jì)硬件電路并根據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，有步驟地對(duì)硬件電路進(jìn)行分模塊調(diào)試。

本系統(tǒng)有四個(gè)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)家庭異常情況，如有異常情況發(fā)生時(shí)，傳感器就將檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC0809采集后，送到AT89C51進(jìn)行處理，同時(shí)，報(bào)警燈亮，顯示報(bào)警。在此系統(tǒng)中，鍵盤用來(lái)設(shè)置小區(qū)家庭報(bào)警的門牌房間號(hào)，數(shù)碼管用來(lái)顯示。

由于本人的知識(shí)和能力有限，對(duì)其中的某些問(wèn)題，如對(duì)本系統(tǒng)對(duì)講的保密性等，未能進(jìn)行深入分析研究，此系統(tǒng)也只達(dá)到了一部分的實(shí)際效果。

文中定有許多不足之處，敬請(qǐng)各位老師和讀者不吝賜教。

謝辭

揮手間四年已逝，回首近四年的學(xué)習(xí)生活，其間有失落也有收獲，有艱辛也有快樂(lè)，有迷茫也有方向。在桂林電子科技大學(xué)這最美好、最寶貴的四年學(xué)習(xí)生活中，我由一個(gè)當(dāng)初少不更事的孩子成長(zhǎng)為一個(gè)對(duì)社會(huì)、對(duì)人生充滿自信的青年。在這里需要感謝的有很多。

真心地感謝各位老師四年來(lái)的傳道、授業(yè)和解惑，給了我人生一筆永恒的財(cái)富。

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是大學(xué)生涯結(jié)束最后一堂結(jié)業(yè)課，有幸龍超老師作為指導(dǎo)老師，整個(gè)做畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，由于平時(shí)多理論，少實(shí)踐的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，常常遇到這樣那樣的問(wèn)題，當(dāng)然除了自己看書，查資料解決問(wèn)題外，也常常求助龍老師，龍老師在幫助學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中，態(tài)度親和，并且循循善誘的提示去啟發(fā)學(xué)生自己思考，老師“授之于魚不若授之于漁”的良苦用心學(xué)生體會(huì)很深，故一直心存感激。

感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所有給我真誠(chéng)幫助的老師和同學(xué)們。

最后感謝我的母校桂林電子科技大學(xué)，給我提供學(xué)習(xí)和生活的空間，真心地希望它的明天更加美好！