基于CAN总线的楼宇智能监控报警系统研究与设计.pdf

第28卷第3期核电子学与探测技术Vol.28No.3
2008年5月NuclearElectronics&DetectionTechnologyMay.2008

基于CAN总线的楼宇智能监控
报警系统研究与设计

赵雨斌,苗满香,陈宇

(郑州航空工业管理学院机电工程系,河南郑州450015)

摘要:介绍了一种基于CAN总线的智能多路监控报警系统的设计方法。在信息传输的安全性、准
确性、实时性方面达到了较高要求。本系统利用AT89C51单片机对多路监测信号进行采集和处理,并
控制CAN总线控制器SJA1000/收发器PCA82C250构成的CAN总线通信系统进行数据传输,通过串
行接口MAX232将主控机与各控制节点相联,实时监控各设备状态,并可实现监控方案下载更新。文
章介绍了系统工作流程及主要功能模块设计原理。通过实验,监测报警率可达100%,有效地实现了楼
宇智能监控报警。系统提供了较好的硬件平台,方便移植智能算法,以满足更多监控需要,具有良好的
应用前景。文章详细介绍了系统总体设计方案,部分软硬件设计方法。
关键词:智能建筑;AT89C51;CAN总线;监控报警
中图分类号:TP387文献标识码:A文章编号:025820934(2008)0320657205

随着我国城市建设的发展,出现了大量的
1系统组成与工作原理
高层楼宇建筑[1]。而这些建筑一旦出现事故没
有及时发现,极易造成人员的伤害。因此,对其分布式楼宇智能监控报警系统由上位PC
进行有效的监控报警是人们长久以来研究的重机、CAN总线接口通信适配卡和多个监测控制
点之一。本系统利用现场总线网络传递相关的节点组成。监控节点的数量根据楼宇监测现场
报警信息,构成基于现场总线的安全系统,具有而定。系统组成如图1所示。
可靠性高、价格适中、易于安装等特点。CAN
(ControllerAreaNetwork)是一种应用广泛的
现场总线,它有效支持分布式控制和实时控制
的串行通信网络,它在可靠性、实时性和灵活性
方面具有突出的优点:支持多主节点,各节点通
过总线仲裁获得总线使用权;可靠性高,总线协
议具有完善的错误处理机制;通信速率高,最快
可达1Mbps[223]。因此,基于CAN总线的楼宇
智能监控报警系统具有良好的性价比。

图1系统组成框图
系统监控包括:温度监测,烟雾监测,一氧
收稿日期:2007209218化碳监测,电子密码锁监测,红外入侵监测等功
作者简介:赵雨斌(1968-),男,汉族,河南郑州人,能。温度、烟雾、一氧化碳监测用于检测室内环
硕士,郑州航空工业管理学院机电工程系,高级工程
境状态,当其值超过设定值时启动报警装置;电
师,主要研究方向:电子、通讯与自动控制技术。
子密码锁正确输入密码后,门锁自动打开同时
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自动关闭红外入侵探测报警功能,若密码连续
2系统硬件设计
输错三次,启动现场报警装置。若小偷入侵住
宅在房间内走动,红外探测器产生电信号启动系统现场控制单元以单片机AT89C51为
现场报警装置报警。同时,通过CAN总线向核心,[4]主要负责现场信息参数的检测和数据
控制室发送信息,启动控制室报警器并显示报采集,对采集来的数据进行处理,并对CAN总
警位置。PC机通过串口与节点上的单片机控线通信控制器进行操作与控制,系统硬件主要
制器通信,实现数据信息在CAN总线上的发由多路监控报警电路以及CAN总线通讯电路
送与接收。PC机负责网络上所有监控报警装组成。
置的集中管理功能;同时向各控制器装置下传211监控报警电路
工作模式控制信息。多路报警控制节点及外围环境监测电路负责探测温度等环境参数,
电路原理框图如图2所示。通过S0～S7实现8路输入。分别包括:2路温
度监测、2路烟雾监测、2路一氧化碳监测以及
1路电子密码锁验证监测和1路红外入侵监
测。8路报警信号均为开关量信号,采集到的
信号首先经过光电隔离后进入三态总线收发器
74LS245,对输入的信号进行整形,单片机
AT89C51的P2.6口用来控制报警信号从单片
机P0口的输入。电路如图3所示。

图2监控系统组成框图
某一功能传感器报警后,智能节点的控制
器会对报警信号进行处理,判断是哪类传感器
图3监控报警电路
报警,然后置相应的报警输出,系统输出由报警
212CAN总线通信电路
继电器驱动相应的执行机构。
CAN总线通信接口采用PHILIPS公司的
系统中的每个节点由单片机和CAN总线
CAN控制器SJAl000[5],CAN总线收发器
接口电路组成。单片机主要进行信息计算以及
PCA82C250[627]和转换器MAX232[8]组成。
处理等功能;CAN控制器主要用于系统的通
SJA1000是适用于自动化和通用工业环境的
信,CAN收发器主要用于增强系统