can总线的智能小区安防监控系统设计硬件部分(附件)
论文介绍了一种基于CAN总线智能小区安防监控系统，给出了系统的设计思路和方案。该系统能够实现火灾、盗窃和煤气泄漏智能报警。系统的结构由四部分组成：信息采集模块、微控制器处理模块、CAN通讯模块、监控中心模块。监控系统采用了体积小、功能强大的AT89C51单片机作为住户的第一监视端，接受并处理传感器采集的信息，实现现场报警。另外，单片机通过CAN总线通讯将信息传送给监控中心，这样监控中心就可以实时监测住户家里的异常情况，以便在住户家里发生危险时及时地处理。由于该安防监控系统具有管理科学、操作简单、实用性强等众多优点，因而能得到广泛的应用。
关键词 安防，AT89C51，传感器，报警器，CAN总线
目 录
1 引言 1
2 课题研究的背景及意义 1
2. 1 智能小区安防监控系统的发展现状 1
2. 2 智能小区安防监控系统的发展趋势 2
2．3 课题研究的内容 3
2．4 系统可行性及实现方法分析 3
3 硬件系统设计 3
3．1 节点模块 3
3. 2 系统硬件设计框图 4
4 硬件电路设计 4
4．1 电源模块 4
4．2 单片机控制模块 5
4．3 发光报警模块 6
4．4 复位模块 7
4. 5 模数转换模块 7
4．6 信号采集模块 10
4．7 键盘显示模块 12
4．8 RS232电路 12
4. 9 晶振模块 15
4．10 CAN总线模块 15
5 系统软件设计 22
5．1 温度信息采集软件设计 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
3
5. 2 上位机设计 23
6 系统制作与调试 26
6．1 调试方案 26
6．2 硬件电路的调试 26
6．3 软件的调试 28
6．4 整体调试 28
结论 30
致谢 31
参考文献 32
附录A 监控系统总体原理图 33
附录B PCB图 35
附录C 实物图 37
附录D 元器件清单 38
1 引言
随着信息技术的更新和普通大众家居安全意识的提高，智能家居安防系统的发展成为一种趋势，同时也推动智能安防系统从公用发展到民用，从原先军用企业、大型工厂企业推广到社区居民家庭里。
进入21世纪后，以计算机为核心的信息技术改变了原有的技术和设备，同时智能化安防技术也取得了瞩目的成绩。伴随着工厂企业和住宅社区数量的凸涨，数字智能化安防迎来了新的发展机遇，凭借着数字智能化安防系统产业领域的独特性，国家对该行业的发展一直都提供经济上的帮助和技术上的支持，同时也给予了相关政策的鼓励。为了处理居民社区和企业的安保防范问题，国家相关部门也签订了多项文件，逐步解决居民社区和企业智能化安全防范问题。
本课题所研究的系统中，单片机技术和CAN总线技术在监控系统中被采用，利用烟雾传感器、温度传感器、气敏传感器和热电红外传感器对居民住宅内的烟雾浓度、温度、煤气浓度和盗贼入室的信息进行监测采集，经过住户家里的单片机主控设备进行分析处理，如果某项指标超出正常情况下，则实现相应的现场报警，然后通过CAN总线通讯技术把报警信息传送到物业安保中心，安保中心接到警情根据相应的警报类型、地点等必要的相关信息派出相对应的安保人员采取紧急措施处理出现的危险情况。本监控系统具有两个突出优点：
（1）利用单片机以及CAN总线技术，能够很有效准确的进行监控并且降低了成本；
（2）系统实现24小时实时监控，一旦有任何危险信息就会即时报警。
2 课题研究背景及意义
2.1 智能小区安防监控系统的发展现状
伴随经济的高速发展和科学技术的提高，居民小区在满足空间与场所需求的同时，居民生活安全、信息的共享、人文情怀和科学技术共存的智能化小区的时代已经到来。智能化小区为每位居民提供了一种健康、时尚、开放和快捷的智能化的生活环境，并凭借精湛的科学技术保障了小区物业管理和整体运行的科学性和高效性。
即使是咱们中国智能化小区的发展有了很大的进步，不少地方的房地产建设的商人所建设的住宅小区也都植入了智能化系统，同时这批住宅小区智能化项目也受到了购房者的亲睐。但是由于我国各个地方之间的经济发展水平存在较大的差异，同时居民的购买能力也各不相同，因此也有很大部分的住宅小区的开发仍然停留在科技水平较低的阶段，当然与小区完全智能化也存在一定的距离。另外，尽管绝大部分开发商都喊着智能化小区的口号，但由于技术和经济的问题，除了一些高级住宅小区外，大部分住宅小区还存在很多问题。由此可见我国居民小区智能化还有非常大的发展空间，同时也暗示着我国智能小区化发展的路途还十分漫长。然而伴随咱们国家经济与科技的迅猛发展，小区智能化的发展肯定是一个大的趋势，具有十分广阔的发展前景。
2.2 智能小区安防监控系统的发展趋势
由于单片机微控制器具有集成度高、体积小、稳定性好、控制能力和功能也很强、功耗低等特性，而且随着成品价格的越来越低，正在越来越受到普通大众的亲睐。单片机行业的快速发展，势必会对广大群众的日常生活产生巨大的影响。以单片机为主控设备的家居安防监控系统也必然会走入普通百姓家中。以单片机为中心的智能小区安防监控系统具有以下优点：
(1) 具有数据采集功能。住户家里单片机主控设备是该系管理统运行的中枢，单片机主控设备上的信息采集传感器对环境中的温度、煤气浓度等信号进行采集，采集到的信息经过数模转换器传送给单片机进行分析处理。
(2) 具有报警功能。采集到的数据如果超出正常设定值，则实现现场相对应类型的报警，并通过通讯系统把报警信息传送给小区安保中心。
(3) 采用数码管显示技术，准确显示住户家里当前环境各项指标的数值，方便住户了解当前的各项指标。
(4) 住户与小区安保中心的通讯通过CAN总线实现，使得安防监控系统的各个节点之间的通讯速度大大提升，能够及时对发生的危险状况进行处理，最大可能得减少住户的损失。
(5) 安保中心通过上位机界面实时的对住户家里的各项指标进行检测，快速准确发现危险情况并作出相应的处理措施。
(6) 监控系统制作相对简单，经济压力也比较小。利用单片机实现基本功能，节约了大量的材料和不必须的时间成本，也不需要在专家的指导下进行操作，普通用户都可以安装，简单方便，一步到位。
2.3 课题研究的内容
4 硬件电路设计
4.1 电源模块
本系统采用USB供电，加入六角开关是S12来控制系统是否上电，如图4-1，当系统正常供电时，电源指示灯L1正常发光，当系统断电或不正常供电时，L1不发光。
P2口：8位双向输入/输出端口。
P3口：P3口是具有8个内含上拉电阻的双向输入/输出口，能够同时接收或者输出4个TTL门电流。
在本监控系统采集到的模拟信号必须要转换成数字信号才能送给单片机处理，这一步骤通过A/D模数转换器就可以实现。在系统工作的时候首先只有将物理量转换成电模拟量，然后才能进一步转换成数字量。第一步将物理量换成模拟量这种转换是通过传感器完成的。本次课题设计选用ADC0809模数转换芯片，其主要性能如下：
1 引言 1
2 课题研究的背景及意义 1
2. 1 智能小区安防监控系统的发展现状 1
2. 2 智能小区安防监控系统的发展趋势 2
2．3 课题研究的内容 3
2．4 系统可行性及实现方法分析 3
3 硬件系统设计 3
3．1 节点模块 3
3. 2 系统硬件设计框图 4
4 硬件电路设计 4
4．1 电源模块 4
4．2 单片机控制模块 5
4．3 发光报警模块 6
4．4 复位模块 7
4. 5 模数转换模块 7
4．6 信号采集模块 10
4．7 键盘显示模块 12
4．8 RS232电路 12
4. 9 晶振模块 15
4．10 CAN总线模块 15
5 系统软件设计 22
5．1 温度信息采集软件设计 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
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5. 2 上位机设计 23
6 系统制作与调试 26
6．1 调试方案 26
6．2 硬件电路的调试 26
6．3 软件的调试 28
6．4 整体调试 28
结论 30
致谢 31
参考文献 32
附录A 监控系统总体原理图 33
附录B PCB图 35
附录C 实物图 37
附录D 元器件清单 38
1 引言
随着信息技术的更新和普通大众家居安全意识的提高，智能家居安防系统的发展成为一种趋势，同时也推动智能安防系统从公用发展到民用，从原先军用企业、大型工厂企业推广到社区居民家庭里。
进入21世纪后，以计算机为核心的信息技术改变了原有的技术和设备，同时智能化安防技术也取得了瞩目的成绩。伴随着工厂企业和住宅社区数量的凸涨，数字智能化安防迎来了新的发展机遇，凭借着数字智能化安防系统产业领域的独特性，国家对该行业的发展一直都提供经济上的帮助和技术上的支持，同时也给予了相关政策的鼓励。为了处理居民社区和企业的安保防范问题，国家相关部门也签订了多项文件，逐步解决居民社区和企业智能化安全防范问题。
本课题所研究的系统中，单片机技术和CAN总线技术在监控系统中被采用，利用烟雾传感器、温度传感器、气敏传感器和热电红外传感器对居民住宅内的烟雾浓度、温度、煤气浓度和盗贼入室的信息进行监测采集，经过住户家里的单片机主控设备进行分析处理，如果某项指标超出正常情况下，则实现相应的现场报警，然后通过CAN总线通讯技术把报警信息传送到物业安保中心，安保中心接到警情根据相应的警报类型、地点等必要的相关信息派出相对应的安保人员采取紧急措施处理出现的危险情况。本监控系统具有两个突出优点：
（1）利用单片机以及CAN总线技术，能够很有效准确的进行监控并且降低了成本；
（2）系统实现24小时实时监控，一旦有任何危险信息就会即时报警。
2 课题研究背景及意义
2.1 智能小区安防监控系统的发展现状
伴随经济的高速发展和科学技术的提高，居民小区在满足空间与场所需求的同时，居民生活安全、信息的共享、人文情怀和科学技术共存的智能化小区的时代已经到来。智能化小区为每位居民提供了一种健康、时尚、开放和快捷的智能化的生活环境，并凭借精湛的科学技术保障了小区物业管理和整体运行的科学性和高效性。
即使是咱们中国智能化小区的发展有了很大的进步，不少地方的房地产建设的商人所建设的住宅小区也都植入了智能化系统，同时这批住宅小区智能化项目也受到了购房者的亲睐。但是由于我国各个地方之间的经济发展水平存在较大的差异，同时居民的购买能力也各不相同，因此也有很大部分的住宅小区的开发仍然停留在科技水平较低的阶段，当然与小区完全智能化也存在一定的距离。另外，尽管绝大部分开发商都喊着智能化小区的口号，但由于技术和经济的问题，除了一些高级住宅小区外，大部分住宅小区还存在很多问题。由此可见我国居民小区智能化还有非常大的发展空间，同时也暗示着我国智能小区化发展的路途还十分漫长。然而伴随咱们国家经济与科技的迅猛发展，小区智能化的发展肯定是一个大的趋势，具有十分广阔的发展前景。
2.2 智能小区安防监控系统的发展趋势
由于单片机微控制器具有集成度高、体积小、稳定性好、控制能力和功能也很强、功耗低等特性，而且随着成品价格的越来越低，正在越来越受到普通大众的亲睐。单片机行业的快速发展，势必会对广大群众的日常生活产生巨大的影响。以单片机为主控设备的家居安防监控系统也必然会走入普通百姓家中。以单片机为中心的智能小区安防监控系统具有以下优点：
(1) 具有数据采集功能。住户家里单片机主控设备是该系管理统运行的中枢，单片机主控设备上的信息采集传感器对环境中的温度、煤气浓度等信号进行采集，采集到的信息经过数模转换器传送给单片机进行分析处理。
(2) 具有报警功能。采集到的数据如果超出正常设定值，则实现现场相对应类型的报警，并通过通讯系统把报警信息传送给小区安保中心。
(3) 采用数码管显示技术，准确显示住户家里当前环境各项指标的数值，方便住户了解当前的各项指标。
(4) 住户与小区安保中心的通讯通过CAN总线实现，使得安防监控系统的各个节点之间的通讯速度大大提升，能够及时对发生的危险状况进行处理，最大可能得减少住户的损失。
(5) 安保中心通过上位机界面实时的对住户家里的各项指标进行检测，快速准确发现危险情况并作出相应的处理措施。
(6) 监控系统制作相对简单，经济压力也比较小。利用单片机实现基本功能，节约了大量的材料和不必须的时间成本，也不需要在专家的指导下进行操作，普通用户都可以安装，简单方便，一步到位。
2.3 课题研究的内容
4 硬件电路设计
4.1 电源模块
本系统采用USB供电，加入六角开关是S12来控制系统是否上电，如图4-1，当系统正常供电时，电源指示灯L1正常发光，当系统断电或不正常供电时，L1不发光。
P2口：8位双向输入/输出端口。
P3口：P3口是具有8个内含上拉电阻的双向输入/输出口，能够同时接收或者输出4个TTL门电流。
在本监控系统采集到的模拟信号必须要转换成数字信号才能送给单片机处理，这一步骤通过A/D模数转换器就可以实现。在系统工作的时候首先只有将物理量转换成电模拟量，然后才能进一步转换成数字量。第一步将物理量换成模拟量这种转换是通过传感器完成的。本次课题设计选用ADC0809模数转换芯片，其主要性能如下：
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