火灾报警系统设计方案

3.1.1 LCD1602显示器电路设计

液晶显示的原理是利用了液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就可以显示，因此就可以显示出了图形。液晶显示器具有很多优点，比如厚度比较薄、方便实现全彩色显示以及适用于大规模集成电路直接驱动的特点，目前液晶显示已经广泛应用于PDA移动通信工具、数字摄像机、便携式电脑等很多的领域。

1602LCD分为不带背光和带背光两种，基控制器大部分都是HD44780，不带背光的比带背光的薄，是否带背光在应用中并没有什么差别[5]。

1602A与单片机的以总线方式连接，其硬件连接图如图所示：

图3-4 LCD硬件连接图

3.1.2 时钟电路设计

为了方便人们可随时查询火灾事故发生的时间，本系统设计了时钟电路主要用以记录相关时间信息。随着人们对实时时钟的要求不断地提高，且在很多数据的记录方面需要提供对应的时间等相关的信息，因此实时时钟（Real-Time Clock）被广泛的应用于各种系统。在没有系统电源的情况下，时钟芯片也能保持时间的走动，因此可以给系统提供准确的时间，来满足系统对时间各种各样的要求。时钟芯片的接口分为并行和串行，不同的芯片要根据不同的情况进行设计。 本系统主节点采用的是DS1302时钟芯片。

DS1302是达拉斯公司推出的涓流充电时钟芯片，里面有一个实时时钟和日历以及31字节静态 RAM，可以通过串行接口和单片机进行通信。DS1302工作时，将复位脚（RST）置为高电平，与此同时将命令信息和8位地址装入移位寄存器，这样就可以对任何传送的数据进行初始化。数据在时钟（SCLK）的上升沿串行输入，前8位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据[6]。

DS1302时钟电路，主节点时钟芯片工作原理图如图

图3-5 主节点时钟芯片电路图

3.1.3 CAN模块通信电路设计

CAN通信协议主要是通过CAN 控制器完成的。实现微处理器接口部分和实现CAN总线协议部分的电路组成了CAN控制器。对于不同型号的CAN 总线通信的控制器，实现CAN协议部分电路的功能和结构大部分一样，但是和微处理器接口部分的方式和结构还是有所差异的。

CAN模块与单片机电路通信电路如下：

图3-6 CAN模块与单片机电路连接图

3.2 从节点硬件设计

从节点的功能模块由微控制器MCU（单片机）、CAN通信电路以及可燃气体及烟雾传感器电路、温度传感器电路等电路组成。各模块具体的硬件电路设计如下一一作出详细的阐述。

3.2.1温度传感器电路设计

DSl8B20是美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器，它具有很多优点，比如它体积比较小、功耗比较低，而且性能有很高，具有很强的抗干扰能力强，除此之外，它很容易和微处理器接口，以及适合各种不同的温度测控系统等优点。 DSl8B20功能特点如下:（1）采用单总线技术，与单片机通信只要一根I／O线，在一根线上挂接多个DSl8B20。

（2）测温范围为-55℃到+125℃，在-10℃到85℃范围内误差为±0．5℃。 （3）用户可自设定报警上下限温度。

（4）每只DSl8B20具有一个独有的、不可修改的64位序列号，根据序列号访问对应的器件。

（5）低压供电，电源范围从3V到5V，可以直接从数据线上进行窃取电源(寄生式供电)，也可以本地供电。

（6）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值。

（7）DSl8B20可将检测到的温度值直接转化数字量，并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。

（8）DSl8B20的分辨率可由用户通过E2PROM设置为9～12位[11]。

DSl8820的内部结构主要包括：64位激光ROM、温度传感器、单总线接口和寄生电源、8位循环冗余校验码(CRC)发生器、用于存储用户设定温度上下限值的TH和Tl触发器、存放中间数据的高速暂存器RAM、存储与控制逻辑等7部分[7]。

DSl8B20测量温度时使用特有的温度测量技术，将被测温度转换成数值信号，测量结果存入温度寄存器中。温度和数字量的关系如表所示。

温度和数字量的对应关系

温度 +125℃ +85℃ +25.0625℃ +10.125℃ +0.5℃ 0℃ -0.5℃ -10.125℃ -25.0625℃ -55℃ 数字输出（二进制数） 0000011111010000B 0000010101010000B 0000000110010001B 0000000010100010B 0000000000001000B 0000000000000000B 1111111111111000B 1111111101011110B 1111111001101111B 1111110010010000B 数字输出（十六进制） 07D0H 0550H 0191H 00A2H 0008H 0000H FFF8H FF5EH FE6FH FC90H 在下图中，DSl8B20的1脚接地、3脚接电源，2脚DQ是数据线引脚。数据以串行通信的方式与P3.7口进行数据通信，将检测到的信号送给单片机。