采用局域網(wǎng)總線的安全防盜監(jiān)控系統(tǒng)

　　本節(jié)中的CAN是Control Area Network的縮寫，是控制器局域網(wǎng)的意思。它采用差分驅(qū)動(dòng)，可在強(qiáng)噪聲干擾環(huán)境下使用，加之檢錯(cuò)能力強(qiáng)等方面的優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于很多領(lǐng)域并特別適合基于單片機(jī)的分布式控制系統(tǒng)。
　　
　　CAN是全數(shù)字式現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備互聯(lián)總線。它能有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，已成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)( SI011898)。CAN也由數(shù)據(jù)鏈路層及物理層構(gòu)成。數(shù)據(jù)鏈路層的LCC與MAC可以由單片機(jī)的軟件來實(shí)現(xiàn)；物理層可采用雙絞線，從而也可很方便地實(shí)現(xiàn)多個(gè)單片機(jī)的長(zhǎng)距離的分布式控制。
　　
　　CAN的突出特點(diǎn)是：①可以以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點(diǎn)均可成為主節(jié)點(diǎn)，向其他節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送信息；②具有非破壞性總線仲裁和錯(cuò)誤界定功能，利用現(xiàn)有的產(chǎn)品，可使總線沖突的解決和出錯(cuò)界定由控制器自動(dòng)完成，對(duì)用戶完全透明，且能區(qū)分暫時(shí)和永久故障，并自動(dòng)關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)；③CAN節(jié)點(diǎn)可被設(shè)定為不同的發(fā)送優(yōu)先級(jí)，滿足不同的實(shí)時(shí)要求；④通信距離可達(dá)10 km（速率5 kb/s），速率可達(dá)1 Mb/s(距離在40 m以內(nèi))。

一、系統(tǒng)構(gòu)成原理
　　
　　本系統(tǒng)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，如圖1-107所示。節(jié)點(diǎn)數(shù)目可根據(jù)規(guī)模增減，最多64個(gè)。節(jié)點(diǎn)按構(gòu)造可分為兩類：一類是可與CAN總線直接相連的總線節(jié)點(diǎn)；另一類是不與CAN"總線直接相連的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)與總線節(jié)點(diǎn)的區(qū)別是，其不帶CAN控制和驅(qū)動(dòng)模塊，與總線節(jié)點(diǎn)相連，通過RS - 232通信?？偩€節(jié)點(diǎn)和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)按功能又都可分為兩類：一類是PC機(jī)節(jié)點(diǎn)；另一類是檢測(cè)報(bào)警節(jié)點(diǎn)。PC機(jī)節(jié)點(diǎn)由PC機(jī)擔(dān)任，用于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視控制、系統(tǒng)的狀態(tài)顯示和參數(shù)設(shè)置等功能。檢測(cè)報(bào)警節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)具體的檢測(cè)、控制和報(bào)警功能。每個(gè)檢測(cè)報(bào)警節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1 - 108所示。該類節(jié)點(diǎn)主要由帶CAN控制模塊的MC68HC705X32微控器、溫度傳感器、紅外入侵探測(cè)傳感器、煙霧傳感器、電子密碼遙控門鎖、報(bào)警繼電器、傳感器電源控制繼電器、鍵盤、顯示器、RS - 232通信接口和CAN總線驅(qū)動(dòng)電路組成。

　　該類每個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)以下功能：
　　
　　電子門鎖 進(jìn)入房門時(shí)輸入密碼：若正確，則門鎖自動(dòng)打開；若密碼連續(xù)輸錯(cuò)3次，則本地報(bào)警并把報(bào)警信息傳至其他節(jié)點(diǎn)。
　　
　　紅外人侵探測(cè) 在主人離開住宅后，可打開紅外探測(cè)報(bào)警功能，這時(shí)若有人在房間內(nèi)走動(dòng)便觸發(fā)報(bào)警。用密碼打開門鎖后，紅外探測(cè)報(bào)警功能自動(dòng)關(guān)閉。
　　
　　煙霧檢測(cè) 當(dāng)室內(nèi)的煙霧濃度達(dá)到一定閾值時(shí)，發(fā)出煙霧報(bào)警。
　　
　　一氧化碳檢測(cè) 當(dāng)室內(nèi)一氧化碳?xì)怏w濃度達(dá)到一定閾值時(shí)，發(fā)出報(bào)警。
　　
　　溫度檢測(cè) 實(shí)時(shí)測(cè)量室內(nèi)溫度，超過規(guī)定值便報(bào)警。測(cè)量的溫度值可在節(jié)點(diǎn)顯示器上顯示。
　　
　　CAN通信 可向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，也可接收其他節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信號(hào)。能自動(dòng)隨時(shí)檢測(cè)CAN通信的正確性，有錯(cuò)時(shí)可報(bào)警。

　　異步串行通信采用RS - 232，可接收來自其他節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信號(hào)（包括各種數(shù)據(jù)）或向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)。
　　
　　鍵盤、顯示器用于本地監(jiān)視、參數(shù)設(shè)置、時(shí)間設(shè)定和命令輸出。
　　
　　CAN總線驅(qū)動(dòng)電路配置兩套：一套以75176作為主要驅(qū)動(dòng)器件；另一套主要由二極管和電阻實(shí)現(xiàn)。
　　
　　一、軟件系統(tǒng)及流程框圖
　　
　　每個(gè)節(jié)點(diǎn)均使用分布式控制執(zhí)行軟件FDCX05，在其管理下的任務(wù)有以下幾項(xiàng)：
　　
　　1．通信控制任務(wù)
　　
　　它接收其他任務(wù)傳來的報(bào)警信息，并轉(zhuǎn)發(fā)至CAN總線和擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。它還接收其他節(jié)點(diǎn)傳來的信息，向PC機(jī)節(jié)點(diǎn)報(bào)告節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，與PC機(jī)校對(duì)系統(tǒng)時(shí)間。在有報(bào)警信息時(shí)，本任務(wù)還負(fù)責(zé)執(zhí)行報(bào)警輸出控制。
　　
　　在分布式控制執(zhí)行軟件FDCX05下定義的報(bào)文格式如表1- 28所列。其中，數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)類型及格式如表1- 29所列。節(jié)點(diǎn)號(hào)字節(jié)在PC機(jī)發(fā)往節(jié)點(diǎn)的信息中無意義，因節(jié)點(diǎn)號(hào)已在信息第一字節(jié)CAN標(biāo)識(shí)字ID10～3中表明。而在各節(jié)點(diǎn)發(fā)往PC機(jī)的信息中，因?yàn)檫@時(shí)信息第一字節(jié)CAN標(biāo)識(shí)字節(jié)ID10—3中表示收信節(jié)點(diǎn)號(hào)或轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)號(hào)，故必須將發(fā)信節(jié)點(diǎn)號(hào)填入該域（即使發(fā)信節(jié)點(diǎn)與收信節(jié)點(diǎn)相同亦如此）。表1- 28中的報(bào)警原因：O表示開門密碼連續(xù)錯(cuò)誤次數(shù)超過3次報(bào)警；1表示溫度報(bào)警；2表示煙霧報(bào)警；3表示紅外入侵報(bào)警。通信控制任備程序框圖如圖1 - 109所示。

　　2．內(nèi)鍵盤管理任務(wù)
　　
　　內(nèi)鍵盤用于接收用戶輸入的鍵盤命令，包括參數(shù)設(shè)置、功能控制等，并按命令執(zhí)行指定的操作，還可向其他任務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)命令。它也負(fù)責(zé)4位LED的顯示驅(qū)動(dòng)和顯示切換（月／日、時(shí)／分、溫度）。設(shè)置密碼時(shí)，先讓用戶校驗(yàn)舊密碼，然后輸入新密碼并重復(fù)新密碼。任何一步出錯(cuò)則密碼設(shè)置失效。設(shè)置紅外入侵報(bào)警用于在主人離開房間后激活紅外報(bào)警功能。為防止當(dāng)用戶自己在房間時(shí)報(bào)警，可取消報(bào)警功能。內(nèi)鍵盤管理任務(wù)程序框圖如圖1 - 110所示。

　　
　　3．外鍵盤管理任務(wù)
　　
　　外鍵盤設(shè)在電子密碼門鎖上，控制門鎖的開啟。用戶鍵入密碼，若正確則給出開鎖控制信號(hào)，并記錄開門時(shí)間，4s后自動(dòng)恢復(fù)門鎖關(guān)閉狀態(tài)。
　　
　　紅外入侵監(jiān)測(cè)任務(wù)、一氧化碳監(jiān)測(cè)任務(wù)、煙霧監(jiān)測(cè)任務(wù)、溫度監(jiān)測(cè)任務(wù)的程序框圖省略。