基于CAN總線的智慧家居安防系統研究

1　引言

國內的家庭智能報警系統經過了多年的發展，它的智能化程度也越來越高。在社區里的每一個居住單元安置一臺主機，住戶可以在合適的位置安裝紅外線探測器，煙霧探測器，煤氣探測器，等報警感知設備及緊急按鈕，報警主機通過can總線與社區管理服務中心的電腦相連接，能夠立即對信息進行處理。若發生入室盜竊、搶劫、燃汽泄露，火災等事故，探頭就會馬上探測到并由報警系統立刻報警；系統還會立即發送報警信息；報警中心接收到信息后馬上進行分析處理，快速判別警報類型、事故發生地點、哪家住戶，并采取相應解救措施；該系統一旦有任何被破壞的現象也會立刻報警。總之，無論何時，你在何地，該系統都能保護家人，財產的安全。

2　研究內容

我國的家居安防體系需要大力發展和諧小區建設，需要建立并完善和諧小區安防報警網絡體系。如何解決在當前每一個住戶經濟承受能力有限的情況下，建立滿足需求的家庭只能安防系統，是當前急需解決的課題。該方案是建立在考慮這些因素，可行的實施方案設計。家庭防盜竊報警系統要求，隨著經濟的發展，人們的生活水平逐漸提高，對安全問題越來越重視，采用各種措施來確保生命財產安全。根據以上分析，本設計選用了單片機AT89C51。對于應用區域：每一個住戶可以實現：家里沒有人時，可把家庭智能安防系統設置成工作狀態，使所有的探測器都工作起來。當有人非法闖入時，探頭探測到，發出警報，同時立即向報警中心發出信號，然后向當地公安部門發出報警。人在家時，把系統設置成駐守布防狀態，當有人非法進入時，系統馬上發出警報；若有其他特別情況，如疾病等殼按緊急按鈕報警。

3　系統搭建整體設計方案

3.1　系統設計框圖

圖1　系統組成結構圖

3.2　硬件模塊

報警器硬件由溫度探測器、煙霧探測器、煤氣探測器、紅外線探測器，鍵盤顯示模塊以及單片機與can總線模塊組成。

4　硬件單元電路設計

4.1　DS18B20溫度傳感器應用電路

溫度傳感器采用ds18b20，輸出信號為數字信號，可以直接與單片機相連，如圖2所示：

4.2　煙霧傳感器MQ-2應用電路

MQ-2是二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式N型半導體，當MQ-2處于200到300攝氏度時，二氧化錫媳婦空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，是二氧化錫中的電子密度減少，導致電阻增大，當和煙霧接觸式就會引起表面電導率的變化，從而獲得煙霧存在的信息，煙霧濃度越大，電導率越大，輸出電阻越低。輸出端與A/D轉換器TLC2543AIN1相連。MQ-2應用電路如圖3所示：

圖2　DS18B20電路

圖3　MQ-2應用電路

4.3　煤氣傳感器TP-1.1A應用電路

TP-1.1A是采用納米級SnO2進行合理的半導體摻雜，以微珠結構制成的非加熱、低功耗、對甲烷高度靈敏的可燃氣體傳感器。TP-1.1A應用電路如圖4所示：

圖4　TP-1.1A應用電路

假設加在傳感器上的電壓VI，輸出電壓VO，傳感器的信號通過其負載電阻R的電壓變化獲得。傳感器電阻變化可以通過公式：RS=(VI-VO)?R/VO得到。

4.4　熱電釋紅外傳感器RE200B

RE200B應用電路如圖5所示：

BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成的數模混合專用集成電路。

4.5　AT89C51與TLC2543接口電路

TLC2543與AT89C51接口電路圖如圖6所示：

圖5　RE200B應用電路

圖6　TLC2543與AT89C51接口電路圖

TLC2543可以與AT89C51直接相接，其15至19引腳與單片機的I/O相接，這里分別選用P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4口。

4.6　AT89C51與光報警接口電路

AT89C51與光報警接口電路如圖7所示：

圖7　AT89C51與光報警接口電路圖

四個發光二極管連接到AT89C51 P1.4到P1.7口。P1.4 ～ P1.7口控制燈都正常的信號燈，煤氣燈，火災燈和防盜燈。當報警發生時，對應的發光二極管亮。例如，當進行煤氣報警時，P1.5口的發光二極管就會亮。

4.7　AT89C51與can總線接口電路

AT89C51與can總線接口電路圖如圖8所示：

5　軟件系統設計

軟件設計主要是收集四個報警傳感器的報警信號，然后通過發光二極管，發光二極管發光意味著有一個報警傳感器報警。住戶能夠參考自己家庭的具體情況來布置報警的限度，通過顯示鍵盤來實現。單片機將傳輸到上位機信號通過CAN總線傳輸，并顯示在電腦上。整個程序由初始化模塊，信號采集模塊，發送接收模塊，鍵盤顯示模塊，報警模塊組成，其主程序的流程圖如圖9所示：

圖8　AT89C51與can總線接口電路圖

圖9　主程序的流程圖

6　結束語

基于CAN總線的家庭智能安防系統主要以方便，廉價，可靠和實用為目的，主要對象時家庭，采用TLC2543的數據采集，采用AT89C51單片機作為控制器，通過簡單的鍵盤設置，共陽極四數字顯示，由發光二極管報警。同時，此系統與另外一個同學的小區網站組合成一個完整的系統，能在小區網站上實現安防實時監控。