智能小區(qū)安防系統(tǒng)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 、煤氣 信號燈和 防盜 信號燈。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時，對應(yīng)的信號燈便會發(fā)光報警。 圖 光報警電路圖 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 A/D 轉(zhuǎn)換，成功的把所要測量和控制的數(shù)據(jù)采集過來，是保證系統(tǒng)功能可以實現(xiàn)的第一步。為了設(shè)計好 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路模擬信號輸入端、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。 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 51 頁 (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： 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鐘頻率。時鐘頻率范圍 500KHz時，轉(zhuǎn)換時間為 128μ s。 (2)ADC0809引腳功能 圖 ADC0809引腳圖 ,說明如下； 圖 ADC0809芯片引腳 ①IN 0— IN7—— 8路模擬信號輸入端。 ②ADDA 、 ADDB、 ADDC—— 3位地址碼輸入端。 8路模擬信號轉(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 。 ③CLK —— 外部時鐘輸入端。時鐘頻率高， A／ D轉(zhuǎn)換速度快。允許范圍為10— 1280KHz，典型值為 640KHz，此時 A／ D轉(zhuǎn)換時間為 100μ s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)無讀寫外 RAM操作時， ALE信號固定為 CPU時鐘頻率的 1／ 6。若晶振為 6MHz，則 1／ 6為 1MHz時． A／ D轉(zhuǎn)換時間為 64μ s。 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 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 51 頁 ④D 0— D7—— 數(shù)字量輸出端。 ⑤ OE —— A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。當(dāng) OE 端為高電平時，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 OE 端與 0809OE 片選端 (例如 )通過或非門與 0809OE 端相連接。當(dāng) DPTR為 FEFFH，且執(zhí)行 MOVX A，＠ DPTR指令后， RD和，或非后產(chǎn)生高電平，使 0809OE 端有效， 0809將 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入數(shù)據(jù)總線 P0口， CPU再讀入 A中。 ⑥ALE —— 地址鎖存允許信號。 8路模擬通道地址由 A、 B、 C輸入，在 0809的 ALE信號有效時將該 8路地址鎖存 (注意 0809ALE與 803lALE的區(qū)別 )。 ⑦START —— 啟動 A／ D轉(zhuǎn)換信號。當(dāng) START端輸入一個正脈沖時，立即啟動 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 )通過或非門相連，當(dāng) DPTR為 EFF8H，執(zhí)行 “ MOVX@DPTR， A” 指令后，將啟動 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信號和 ，從而使 0809的 START和 ALE有效，且輸出 A／ D通道 0地址 A0— A2。事實上也無法將 A內(nèi)容寫進(jìn) 0809， 0809中沒有一個寄存器能容納 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。當(dāng)啟動 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。若MC5— 51型單片機(jī)兩個中斷源已用完，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，將影響 A／ D精度。因此，精度要求較高時，可用高穩(wěn)定度基準(zhǔn)電源輸入。當(dāng)模擬信號電壓較低時，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)換過程是在時鐘信號的協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。 ADC0809的時鐘信號由 CLOCK端送入 ,其最高頻率為 640MHz,在這個最高頻率下 ADC0809的 A/D轉(zhuǎn)換時間為 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 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。 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 10 頁 共 51 頁 圖 ADC0809的讀、寫、啟動以及 A/D轉(zhuǎn)換時序圖 圖 EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號。在 A/D轉(zhuǎn)換期間 ,EOC維持低電平 ,當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時 ,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 ADC0809后 ,延時 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 ADC0809后 ,延遲 10uS,檢測 EOC,若 EOC=0則 A/D轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束 ,繼續(xù)檢測 EOC直到 EOC=1。當(dāng) EOC=1時 ,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)過非門接到 AT89C51的中斷請求輸入線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 A/D轉(zhuǎn)換后可以做其它工作 ,當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時 ,EOC由 0— 1經(jīng)過非門傳到 INT端 ,AT89C51收到中斷請求信號 ,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 所示。煙霧 、煤氣、防盜 傳感器的輸出分別接到 ADC0809 IN 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) =0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。圖中ALE 信號與 ST 信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。例如，輸出地址 7FF8H 可選通通道 IN4，實現(xiàn)對 煙霧 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 IN5，實現(xiàn)對 煤氣 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 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)送到指定的存儲單元。 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 51 頁 圖 數(shù)據(jù)采集模塊 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鍵，就能產(chǎn)生這個鍵的代碼，與此同時還產(chǎn)生一個脈沖信號，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，比非編碼簡易鍵盤成本要高。 非編碼鍵盤也稱簡易鍵盤，它的按鍵是排列成行、列矩陣形式的。按鍵的作用只是簡單地實現(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。但需要通過軟件來解決按的識別、防抖動以及如何產(chǎn)生鍵碼的問題。 為了節(jié)約成本，本系統(tǒng)選用簡易鍵盤作為撥號輸入。 單片機(jī)所用的顯示有 LED和 LCD兩種，從設(shè)計的難度和成本造價來說 LCD都要高于 LED。因此，本作品選用了由 LED組成的 7段發(fā)光顯示器，它有簡單、經(jīng)濟(jì)、易于與單片機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)。 7段 LED選用的是共陽極的。 在本系統(tǒng)設(shè)計中，鍵盤用來按下出現(xiàn)異常情況的房間號，用 LED組成的 7段發(fā)光顯示器來顯示。 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)計和低廉的價格，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場控制、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 控制器主要由實現(xiàn) CAN 總線協(xié)議的部 P0 ALE 89C51 /INT1 /WR /RD 74LS373 CLK A D0~D7 B C EOC ST V+ ALE V ST ALE OE = = 1/2 1 裝 訂 線 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 12 頁 共 51 頁 分和實現(xiàn)與微處理器接口部分的電路組成。對于不同型號的 CAN 總線通信控制器，實現(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)、總線訪問優(yōu)先權(quán)、成組與廣播報文功能及硬件濾波功能。輸入時鐘頻率為 16MHZ時鐘 ,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、位定時邏輯、收發(fā)邏輯、錯誤管理邏輯、控制器接口邏輯等。 SJA1000 在電路中是一個總線接口芯片，通過它實現(xiàn)上位機(jī)與現(xiàn)場微處理器之間的數(shù)據(jù)通信。該電路的主要功能是通過 CAN 總線接收來自上位機(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)生一個中斷，引發(fā)微處理器產(chǎn)生中斷，通過中斷處理程序接收每一幀信息并通過 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