基于at89c51单片机控制的家庭报警系统

基于at89c51单片机控制的家庭报警系统内容摘要：

AN 控制器的初始化、 CAN 的收发控制等任务。 CAN 总线收发器选用 PCA82C250 作为总线收发器。 PCA82C250 是 CAN 协议控制器和物理总线之间的接口。 82C250 可以为总线提供不同的发送性能，为 CAN 控制器提供不同的接收性能。 而且它与 “ISO 118 98” 标准完全兼容。 PCA82C250 的目的是为了增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰（ RFI）实现热防护等。 接口主要元件电路原理图见图 ，在进行电路设计时应注意以下几点，否则达不到预期的效果。 （ 1） 总线两端必须接两个终端匹配电阻 RT，忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低。 （ 2） PCA82C250 为 CAN 控制器和物理总线之间的接口，它可以提供向总线的 差动发送能力和 CAN控制器的差动接收能力， TXD 和 RXD 引脚分别发送经过驱动后的发送和接收信号。 其引脚 8（ RS）可以选择 2种不同的工作方式：把该引脚直接与地相连，系统将处于高速工作方式，在这种方式下，为避免射频干扰，建议使用屏蔽电缆作总线；而在波特率较低，总线较短时，一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取决于 RS的阻值，实践表明 15200k 为 RS较理想的取值范围，在这种方式下，可以使用双绞线作总线（本系统采用该工作方式）。 （ 3） SJA1000 的 TX1脚悬空， RX1 引脚的电位必须维持在约 ，否则， 将不能形成 CAN协议要求的电平逻辑。 因本系统传输距离近，环境干扰小，可以不用电流隔离，这样可以直接把 82C250 的 VREF端（约为 ）与 SJA1000 的 RX1 相连，从而简化了电路。 （ 4） 设计时将 SJA1000 的 CLOCKOUT 的时钟信号接至 AT89C51 的时钟电路输 入端，作为 AT89C51 的外部时钟输入，解决了时钟同步问题； SJA1000 中断输出信号 /INTe8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ13 页 共 45 页 接至 AT89C51 的 /INT0 端，通过中断方式与 AT89C51 通信。 AT89C51 SJA1000 图 接口主要元器件电路图 传感器模块 上述说说的各种信号采集模块都是 经过传感器来进行信号采集，再送到 ADC0809。 传感器是一个从系统接收功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件。 按照这一定义，可以说传感器是一种吸收 (提取 )、转换和传送能量的器件。 严格地说，应该区别检测和变换这两个概念。 前者只是将被测量转移到系统中去，而后者从字面上说是将被测量的种类加以改变。 有时，对被测量只进行一次变换还不够，必须进行第二次、第三次变换，一直到所希望的能量形式为止。 传感器转换能量的理论基础都是利用物理学、化学等各种现象和效应来 进行能量形式的变换。 随着微电子和计算机技术的发展，传感器输出信号的形式应尽可能是电量。 传感器的组成按其定义一般是由敏感元件、变换元件和测量电路三部分组成。 除自源型传感器外，还需外加辅助电源，用框图表示，如图 所示。 由图可知，传感器由以下几个部分组成： ALE/PROG /RD/ /WR/ /INT0/ XTAL1 RST AD0 TX0 AD1 TX1 AD2 RX0 AD3 RX1 AD4 VDD1 AD5 VDD2 AD6 VDD3 AD7 VSS1 /CS VSS2 ALE VSS3 /RD XTAL1 /WR /INT XTAL2 CLK /RST TXD CANH RXD CANL VREF RS e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ14 页 共 45 页 图 传感器的组成框图 （ 1） 敏感元件 (预变换器 ) 直接感受被测量 (一般为非电量 )并将其转换为与被测量有确定关系的易变成电量 (包括电量 )的其它量的元件。 （ 2） 转换元件 (变换器 ) 它能将其 它物理量直接转换为有确定关系的电量的元件。 （ 3） 测量电路 (变换电路 ) 把转换元件输出的电信号变为便于处理、显示、记录、控制的可用电信号的电路。 测量电路的类型视转换元件的不同而定．经常采用的有电桥电路和其它特殊电路，加高阻抗输入电路、脉冲电路、振荡电路等。 （ 4） 辅助电源 供给转换能量。 软件模块 通过上面分析，决定选用 C51 系列单片机作为控制器，那么它的软件编写就要按照单片机语言： C语言或汇编语言来编写，这里选用执行效率高的汇编语言编写。 开发工具为 keil c51，它的功能强大，支持 c 语言和 汇编语言的编写与调试，其软件模拟 I/O 口也会给软件调试带来极大的方便。 温度烟雾信号采集模块 进行火灾报警，需要温度和烟雾两个传感器，当温度达到一定的度数和烟雾的浓度达到一定的百分比时，就进行火灾报警。 在本设计中，作者选用了数字温度传感器AS18B20 和烟雾传感器 NIS09C 来进行报警。 把数字温度传感器 AS18B20 和烟雾传感器 NIS09C 分别接到 ADC0809INO 口和 IN1口。 当进行火灾报警时， ADC0809 就将采集到的数据信号存储在数据区，进行 A/D转换，并将指针指向下一个通道。 敏感元件 转换元件 测量电路 辅助电源 e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ15 页 共 45 页 煤气信号采集模块 进行煤气报警，作者选用了常用的家庭煤气报警传感器。 将煤气传感器 接到 ADC0809 的 IN2 口。 当进行煤气报警时， ADC0809 就将采集到的数据信号存储在数据区，进行 A/D转换，并将指针指向下一个通道。 防盗报警信号采集模块 人体有恒定的体温，一般在 37 摄氏度，所以会发出特定波长的红外线。 热电释红外传感器 探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作。 人体发出的红外线，通过菲涅尔滤光片增强后，聚集到红外感应源上。 热电式元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时 将会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生报警信号。 进行防盗报警时，作者选用了价格比较合适的 热电释红外传感器 RE200B。 当人体靠近 热电释红外传感器 RE200B 到一定距离时， 热电释红外传感器 就会报警， ADC0809 就会将采集的信号存储在数据区 ，进行 A/D 转换。 光报警 把四个发光二 极 管分别接在 AT89C51 的 P1． 4～ P1． 7 口。 P1． 4～ P1． 7 口 控制的灯依次为正常信号灯 、煤气 信号灯 、火灾 信号灯和 防盗 信号灯。 当这些输出端输出低电平时，对应的信号灯便会发光报警。 信号采集模 块 数据采集部分的程序设计包括：驱动 ADC0809 的 IN0， IN1， IN2 和 IN3 进行 A/D 转换，分别由子程序 ADC1(温度转换 )， ADC2(烟雾浓度转换 )， ADC3（煤气浓度转换）和ADC4（防盗转换） 完成；单片机接收转换好的数据，存入指定内存单元，由 INT1 中断服务程序完成。 每次驱动 A/D 转换后等待外部中断 1，中断到来说明 A/D转换已经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。 数据采集模块的工作原理：各类传感器采集到数据后模拟量传送到 ADC0809， 0809将转换成的数字量传给 89C51，最后单片机将 采集到的数据送到 SJA1000 通过 CAN 总线收发器 82C250 传上总线，完成数据采集工作 ， 并由 CAN 总线通过 RS232 传给上位机。 键盘显示模块 本单元需要两个并行口：一个作为行信号输出，它与显示器的位选码共享一个口，这里我选用 P2口的后四位 和 ；另一个作为列信号的读入口，这里选用 P0口的前四位。 显示部分由 P2口的前四位 至 输出到译码集成器上再译码输出。 e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ16 页 共 45 页 总线 通讯 模块 CAN 总线测控系统的通信软件分为 3 部分： CAN 初始化、数据 发送和数据接收。 CAN 初始化 ， 其主要是设置 CAN 的通信参数。 需要初始化的寄存器有：模式寄存器（ Peli CAN 模式）、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器、输出控制寄存器等。 需要注意的是，这些寄存器仅能在复位期间可写访向，因此 ,在对这些寄存器初始化前，必须确保系统进入了复位状态，并且系统中各 CAN 控制器的总线定时寄存器的初始化字必须相同。 数据发送 ， 现场的各传感器把环境多参数的检测信号（数字量、模拟量、开关量）进行转换处理后，发向 CAN 控制器的发送缓冲区，然后启动 CAN 控制器的发送命令， 此时 CAN控制器将自动向总线发送数据，不再需传感器的微控制器进行干预。 数据接收 ， 整个微机测控系统中的 CAN 控制器检测到总线上有数据时会自动接收总线上的数据，存入其接收缓冲区，并向 AT89C51微控制器发送接收中断，启动中断接收服务程序， AT89C51通过执行中断接收服务程序，从 CAN 控制器的接收缓冲区读取数据，并对其进行进一步处理工作。 e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ17 页 共 45 页 3 硬件单元电路设计 ADC0809 和四个报警传感器的接口电路设计 ADC0809 和四个报警传感器的接口电路设计 图如图 所示。 图 和传感器的接口电路 图 上图所示的四个插针分别代表温度传感器，烟雾传感器，煤气传感器和防盗传感器。 因为传感器进行报警时，要将传感器放于不同的位子，所以在设计电路图时，作者就选用插针，这样，用软线把插针与传感器连接起来，显得更加方便，可以将传感器放于需要的位子。 元器件的选取： ADC0809 芯片一块 插针四个（三排插针两个，两排插折两个） 47K 的电阻一个， 51欧姆的电阻一个， 50K 的电阻两个 AT89C51 与 ADC0809 接口电路 AT89C51 与 ADC0809接口电路 如 所示。 图 AT89C51 与 ADC0809 接口电路 图 e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ18 页 共 45 页 ADC0809 的通道选择地址 A， B， C 分别由 AT89C51 的 P0． 0～ P0． 2 经地址锁存器74LS373 输出提供。 当 =0时，与写信号 WR共同选通 ADC0809。 图中 ALE 信号与 ST信号连在一起，在 WR 信 号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。 ADC0809 的转换结束状态信号 EOC 接到 AT89C51 的 INT1 引脚，当 A/D转换完成后， EOC 变为高电平，表示转换结束，产生中断。 在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存 储单元。 AT89C51 的频率跟 ADC0809 的频率不一致， 所以选用 74LS74 进行二分频。 元器件的选取： AT89C51 单片机一块 ADC0809 芯片一块 74LS74 芯片一块 74LS02 芯片一块 74LS04 芯片两块 AT89C51 与光报警接口电路 AT89C51 与光报警接口电路 如图 所示 图 与光报警接口电路 图 把四个发光二极管分别接在 AT89C51 的 P1． 4～ P1． 7 口。 P1． 4～ P1． 7 口 控制的灯依次为正常信号灯 、煤气 信号灯 、火灾 信号灯和 防盗 信号灯。 当进行一种 报警时，所对应的发光二极管就会亮。 例如，当进行火灾报警时， 口的发光二极管就会亮。 元器件的选取： 四个 340 欧姆的电阻 四个发光二极管 e8d25cf186cab78f19a9bf96cfb6401c 电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 TXJ19 页 共 45 页 键盘显示接口电路 键盘显示接口电路 如图 所示。 图 图 具体扫描法：（ 1）将全部行线 Y0Y3（行）置低电平，然后检测列的状态。 只要有一列的电平为低，则表示按。