CAN总线的火灾预警节点设计硬件部分
目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2火灾报警系统的种类 2
1.3 国内外的发展状况 2
1.4本文主要工作内容及安排 6
第二章 现场总线CAN的原理概述 7
2.1现场总线的简介 7
2.2 CAN总线简介 8
2.3 CAN总线和RS-485总线的比较 9
第三章火灾报警系统节点总体设计 10
3.1系统的需求分析及总体方案设计 10
3.2系统设计的主要器件选择 11
第四章节点的硬件设计 19
4.1单片机及外围电路模块及CAN总线电路模块 20
4.2温度传感器模块电路 23
4.3气体烟雾传感器模块电路 25
4.4显示模块电路 26
4.5报警电路模块 26
4.6电源电路模块 27
第五章 软件设计流程 27
第六章 成果展示 28
结 论 30
1、工作总结 30
2、展望 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录A节点硬件电路图 33
附录B CAN通信模块电路图 34
附录C设计实物图 35
附录D PCD电路 36
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
在人类社会文明发展中，火在生活中和人类的生存中起到了非常重要的作用，照明、熟食等等都需要火，但无形中也会产生一些火灾，造成生命财产损失。特别在近些年，随着城市政治经济迅速发展，人的生活条件逐步提高，人群越来越密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
集，越来越多的火灾事故必须得到社会的高度重视，及时消除火灾隐患，确保生活环境的消防安全[1]。因为火灾在经济和人员方面造成的巨大伤害，全世界每个国家都比较注重火灾报警系统的开发与研究，目的就在于能够及时的探测出火灾并作出相应的报警以及灭火措施，这已经成为每个公民都关注的问题。
据相干部门统计,在2014全年里，我国境内发生39万多起火灾事故，?殒命人数到达1800多，受伤人数达到1400多，一共造成财产损失44亿元。一年里共发生较大及其以上的火灾事故73起，死亡的人数达到了288，共有80多人受伤，因此而造成的损失高达2亿。例如2014年8月2日7时34分，位于江苏省苏州市昆山市昆山经济技术开发区的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故，当天造成七十四人死亡、一百八十五人受伤。依照相关条例划定的灾难发生后三十日报告时间段，共九十八人死亡、一包六十二人受伤（事故报告期后，经抢救无效死亡四十九人），经济损失3.51亿元。这些火灾给咱们心灵带来的伤痛，是久长的难以褪去的，咱们必需吸收此中的教导，提防火灾。
在现在通用的智能系统里，火灾报警系统在预防火灾灾害中发挥了至关重要的作用,并且，这个系统可以独立运行，实现它所具有的功能，并不需要依赖其他的系统。虽然这个系统是一个极小的系统，但现在，无论是在制造业还是服务业，宾馆还是商场，只要是公共场所，火灾报警装置是被强制性要求安装的。
火灾自动预警监测控制技术集合了通信电子技术，电子信息技术与传感器电子技术于一身，并被用于火灾消防的一个综合性质非常强的科技,它不仅具有速度快的特点，而且非常准确，还非常实用[2]。在火灾的检测中，微型计算机发挥了及其重要的作用,为了让大量的数据能够得到迅速的处理,更完善的，更低错误率的通信协议已经应用于探测器与控制器之间，即使在一些特殊的环境下，对干扰信号的一些影响因素都需要考虑在内，比如温度，湿度，风力等等。所以，现场总线技术应用于火灾控制系统是一个必然的趋势[3]。火灾自动探测报警技术在最近几年有着比较迅速的发展，无论是在成本上还是技术上或者市场上。总体来看,火灾探测报警技术沿着可靠性强，低错误率，网络化，智能性高的趋势在一步步稳定的发展，其中不乏跳跃性的成就。我国在此技术方面由于改革开放比较晚，所以研究也比较晚，但是随着城市化进程的加快、公民消防意识观点的强化、消防法厉害之处的不断深入,对火灾预警报警检测技术的研究已经成为一个必然的趋势和热点[4]。
1.2火灾报警系统的种类
传统上来说，我们通常把火灾报警系统可以划分为：地区预警报警、中央预警报警和控制中心预警报警 [5] 三种类型。
地区报警体系的组成部分包括了火警探测器、手动火警报警安全按钮和地区火警检测控制器。范围可为一层楼或者延生到几层楼。
集中报警只要在地区报警上面再加一个中央报警控制器。在任何一个中央报警系统中，都要求至少有一台中央预警报警监测控制器和两台以上的区域预警报警监测控制器。
控制中心报警是在地区监测报警和中央监测报警系统的组合上再添加消防监测控制装置。这个系统中要包含有最少一台中央预警报警监控装置，还要有跟中央预警报警监控装置相联系的消防控制设备。
随着科技的不断更新，火灾预警报警监测控制系统变为更具有人性化特征，更规范，它会突破地区监测报警、中央监测报警、控制中心监测报警的局限性，发展成为一个大的网络报警系统[6]。
1.3 国内外的发展状况
1.3.1火灾报警系统国外发展情况
国外因为两次工业革命，其火灾系统的起步也相对比较早。世界第一个乡镇火灾系统诞生于1987年的北美，由查米和Maine大学教授farmer共同研制。那一年，德国的西门子与骇客将电报设施应用于传输火灾信息，从这后火灾探测和预警技术的帘幕慢慢开始拉开。火灾探测报警装置发展历史总的来说可以划分为三个时间段：
第一时间段是以感温探测器占主体地位，这期间系统由一些简单的单独的元件组成，时间是从十九世纪中叶一直到二十世纪中叶。
第二时间段则以感应烟雾探测器为主导位置，而第一时间段的温度传感器处于非主流地位。时间大约为二十世纪五十年代及其后来的二十年，控制器与探测器之间的火灾信息传送基本上都采用多线型结构，当探测器搜集到的信号比事先设定好的定值高时，就会产生报警信息。但是这个阶段装置弊端比较多，第一，控制装置与探测装置之间布局很多的接线，布线需要费很多力，由于这个原因，导致系统安装维护变的更不容易，增大了线路故障可能性；第二，单纯依靠硬件的连接来实现火灾探测时控制器对信号的处理，造成线路可靠性降低，更是造成了系统的误报率比较高。
1.3.2火灾报警系统国内发展状况
因为20世纪国内各种战争、政治因素，所以国内的火灾系统研究比较迟，到了上世纪七十年代才开始研发相关东西。到了八十年代，国内商家大多数还是以模仿为主，不然就是引进国外的技术，基本上没有开始研究自己的产品，此外当时国内需求不多。进入九十年代后，国内火灾探测报警商品才得到发展，随着改革开放的进一步深入，许多外资厂家开始涌入我国市场，不仅对我国消防产业的发展起到了非常积极作用，也加快促就了中国市场的基本形成。这时期，一些国内外企业还进行了融资生产、相互合作，获得了可佳的成绩，使我国部分消防产品接近甚至赶超国际水平，期间也产生了一些比较有实力的商人。
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2火灾报警系统的种类 2
1.3 国内外的发展状况 2
1.4本文主要工作内容及安排 6
第二章 现场总线CAN的原理概述 7
2.1现场总线的简介 7
2.2 CAN总线简介 8
2.3 CAN总线和RS-485总线的比较 9
第三章火灾报警系统节点总体设计 10
3.1系统的需求分析及总体方案设计 10
3.2系统设计的主要器件选择 11
第四章节点的硬件设计 19
4.1单片机及外围电路模块及CAN总线电路模块 20
4.2温度传感器模块电路 23
4.3气体烟雾传感器模块电路 25
4.4显示模块电路 26
4.5报警电路模块 26
4.6电源电路模块 27
第五章 软件设计流程 27
第六章 成果展示 28
结 论 30
1、工作总结 30
2、展望 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录A节点硬件电路图 33
附录B CAN通信模块电路图 34
附录C设计实物图 35
附录D PCD电路 36
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
在人类社会文明发展中，火在生活中和人类的生存中起到了非常重要的作用，照明、熟食等等都需要火，但无形中也会产生一些火灾，造成生命财产损失。特别在近些年，随着城市政治经济迅速发展，人的生活条件逐步提高，人群越来越密 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
集，越来越多的火灾事故必须得到社会的高度重视，及时消除火灾隐患，确保生活环境的消防安全[1]。因为火灾在经济和人员方面造成的巨大伤害，全世界每个国家都比较注重火灾报警系统的开发与研究，目的就在于能够及时的探测出火灾并作出相应的报警以及灭火措施，这已经成为每个公民都关注的问题。
据相干部门统计,在2014全年里，我国境内发生39万多起火灾事故，?殒命人数到达1800多，受伤人数达到1400多，一共造成财产损失44亿元。一年里共发生较大及其以上的火灾事故73起，死亡的人数达到了288，共有80多人受伤，因此而造成的损失高达2亿。例如2014年8月2日7时34分，位于江苏省苏州市昆山市昆山经济技术开发区的昆山中荣金属制品有限公司抛光二车间发生特别重大铝粉尘爆炸事故，当天造成七十四人死亡、一百八十五人受伤。依照相关条例划定的灾难发生后三十日报告时间段，共九十八人死亡、一包六十二人受伤（事故报告期后，经抢救无效死亡四十九人），经济损失3.51亿元。这些火灾给咱们心灵带来的伤痛，是久长的难以褪去的，咱们必需吸收此中的教导，提防火灾。
在现在通用的智能系统里，火灾报警系统在预防火灾灾害中发挥了至关重要的作用,并且，这个系统可以独立运行，实现它所具有的功能，并不需要依赖其他的系统。虽然这个系统是一个极小的系统，但现在，无论是在制造业还是服务业，宾馆还是商场，只要是公共场所，火灾报警装置是被强制性要求安装的。
火灾自动预警监测控制技术集合了通信电子技术，电子信息技术与传感器电子技术于一身，并被用于火灾消防的一个综合性质非常强的科技,它不仅具有速度快的特点，而且非常准确，还非常实用[2]。在火灾的检测中，微型计算机发挥了及其重要的作用,为了让大量的数据能够得到迅速的处理,更完善的，更低错误率的通信协议已经应用于探测器与控制器之间，即使在一些特殊的环境下，对干扰信号的一些影响因素都需要考虑在内，比如温度，湿度，风力等等。所以，现场总线技术应用于火灾控制系统是一个必然的趋势[3]。火灾自动探测报警技术在最近几年有着比较迅速的发展，无论是在成本上还是技术上或者市场上。总体来看,火灾探测报警技术沿着可靠性强，低错误率，网络化，智能性高的趋势在一步步稳定的发展，其中不乏跳跃性的成就。我国在此技术方面由于改革开放比较晚，所以研究也比较晚，但是随着城市化进程的加快、公民消防意识观点的强化、消防法厉害之处的不断深入,对火灾预警报警检测技术的研究已经成为一个必然的趋势和热点[4]。
1.2火灾报警系统的种类
传统上来说，我们通常把火灾报警系统可以划分为：地区预警报警、中央预警报警和控制中心预警报警 [5] 三种类型。
地区报警体系的组成部分包括了火警探测器、手动火警报警安全按钮和地区火警检测控制器。范围可为一层楼或者延生到几层楼。
集中报警只要在地区报警上面再加一个中央报警控制器。在任何一个中央报警系统中，都要求至少有一台中央预警报警监测控制器和两台以上的区域预警报警监测控制器。
控制中心报警是在地区监测报警和中央监测报警系统的组合上再添加消防监测控制装置。这个系统中要包含有最少一台中央预警报警监控装置，还要有跟中央预警报警监控装置相联系的消防控制设备。
随着科技的不断更新，火灾预警报警监测控制系统变为更具有人性化特征，更规范，它会突破地区监测报警、中央监测报警、控制中心监测报警的局限性，发展成为一个大的网络报警系统[6]。
1.3 国内外的发展状况
1.3.1火灾报警系统国外发展情况
国外因为两次工业革命，其火灾系统的起步也相对比较早。世界第一个乡镇火灾系统诞生于1987年的北美，由查米和Maine大学教授farmer共同研制。那一年，德国的西门子与骇客将电报设施应用于传输火灾信息，从这后火灾探测和预警技术的帘幕慢慢开始拉开。火灾探测报警装置发展历史总的来说可以划分为三个时间段：
第一时间段是以感温探测器占主体地位，这期间系统由一些简单的单独的元件组成，时间是从十九世纪中叶一直到二十世纪中叶。
第二时间段则以感应烟雾探测器为主导位置，而第一时间段的温度传感器处于非主流地位。时间大约为二十世纪五十年代及其后来的二十年，控制器与探测器之间的火灾信息传送基本上都采用多线型结构，当探测器搜集到的信号比事先设定好的定值高时，就会产生报警信息。但是这个阶段装置弊端比较多，第一，控制装置与探测装置之间布局很多的接线，布线需要费很多力，由于这个原因，导致系统安装维护变的更不容易，增大了线路故障可能性；第二，单纯依靠硬件的连接来实现火灾探测时控制器对信号的处理，造成线路可靠性降低，更是造成了系统的误报率比较高。
1.3.2火灾报警系统国内发展状况
因为20世纪国内各种战争、政治因素，所以国内的火灾系统研究比较迟，到了上世纪七十年代才开始研发相关东西。到了八十年代，国内商家大多数还是以模仿为主，不然就是引进国外的技术，基本上没有开始研究自己的产品，此外当时国内需求不多。进入九十年代后，国内火灾探测报警商品才得到发展，随着改革开放的进一步深入，许多外资厂家开始涌入我国市场，不仅对我国消防产业的发展起到了非常积极作用，也加快促就了中国市场的基本形成。这时期，一些国内外企业还进行了融资生产、相互合作，获得了可佳的成绩，使我国部分消防产品接近甚至赶超国际水平，期间也产生了一些比较有实力的商人。
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