智能集群控制消防應急指示燈的設計方案

　　RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性、較長(cháng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)。在構建通信網(wǎng)絡(luò )時(shí)，采用一條雙絞線(xiàn)電纜作總線(xiàn)，將各個(gè)節點(diǎn)串接起來(lái)，從總線(xiàn)到每個(gè)節點(diǎn)引出的線(xiàn)應盡量短，以便使引出線(xiàn)中的反射信號對總線(xiàn)信號的影響最低；同時(shí)應注意總線(xiàn)特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點(diǎn)會(huì )發(fā)生信號的反射。

　　此外要根據通信距離和功耗選擇在兩終端之間加終端電阻或電阻電容完成總線(xiàn)匹配，通常雙絞線(xiàn)特性阻抗約在100Ω 到130Ω 之間。

　　RS485 標準并未對總線(xiàn)上允許連接的收發(fā)器數量作出規定，但規定了最大總線(xiàn)負載為32 個(gè)，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數與所選RS485 芯片驅動(dòng)能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)，每單位負載阻抗約12KΩ，為擴展總線(xiàn)節點(diǎn)數，可將輸入電阻增加至48KΩ 以上，節點(diǎn)數就可128 個(gè)，96KΩ 的輸入電阻允許節點(diǎn)數位256 點(diǎn)，SP485R 標稱(chēng)最大值為400 點(diǎn)，實(shí)際中，因線(xiàn)纜長(cháng)度、線(xiàn)徑、網(wǎng)絡(luò )分布、傳輸速率不同，實(shí)際節點(diǎn)數達不到理論值。通常推薦節點(diǎn)數按RS485 芯片額定最大值的70%選取。

　　STC89C52RC 與MAX485 接口電路如圖5 所示。

圖5 STC89C52RC 與MAX485 接口電路。

　　2.4 其他外圍電路

　　聲音模塊選用National Semiconductor 公司的LM386 低壓音頻功放模塊，該模塊是專(zhuān)門(mén)為低壓應用而設計的，功放增益在內部設定為20,可在外部管腳連接電阻電容提高增益，增益范圍為20~200.

　　LED 指示燈利用定時(shí)器產(chǎn)生的PWM 信號進(jìn)行2級亮度控制，當發(fā)生火警時(shí)調為高亮。在設計中使用PWM 調光是基于LED 的一個(gè)基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性隨著(zhù)平均驅動(dòng)電流而偏移。對于單色LED 來(lái)說(shuō)，其主波長(cháng)會(huì )改變，對白色LED 來(lái)說(shuō)其相關(guān)顏色溫度（CCT）會(huì )改變。對于人眼來(lái)說(shuō)，很難察覺(jué)到紅、綠、藍在LED 中幾納米波長(cháng)的變化，特別是當光強也在變化的時(shí)候；但是當白光的顏色溫度變化時(shí)很容易檢測的。PWM 調光信號的頻率必須大于100Hz,否則可能出現閃爍或抖動(dòng)。

　　撥碼開(kāi)關(guān)SW-DIP5 的作用是通過(guò)斷開(kāi)和接通各位以調節相應P0 口的高低電平來(lái)確定各終端的地址，以方便在服務(wù)器上識別終端位置。

　　此外系統外接一DS18B20 溫度傳感器，除了可以接受服務(wù)器傳來(lái)的火警信息之外，還可以自行檢測周?chē)鷾囟?，在程序中設定溫度上限值，當超過(guò)這一限定值時(shí)可以自行報警。

　　3 系統軟件設計

圖6 程序流程圖。

　　軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境采用的是uVison2,uVison2 是Keil公司關(guān)于8051 系列MCU 的開(kāi)發(fā)工具，可以用來(lái)編譯C 源碼、匯編源程序、連接和重定位目標文件和庫文件、創(chuàng )建HEX 文件、調試目標程序等。為了方便程序調試和提高可靠性，軟件采用模塊化結構設計，主要由初始化程序、主程序、子程序、中斷服務(wù)程序等組成。單片機上電后即開(kāi)始循環(huán)執行與服務(wù)器通信的程序，采集服務(wù)器的數據信息，當發(fā)生火警時(shí)根據服務(wù)器提供的險情發(fā)生的終端位置，決定將相應的指示燈打開(kāi)并高亮顯示，同時(shí)打開(kāi)語(yǔ)音模塊提示。主程序流程如圖6 所示。

4 智能消防應急逃生指示與維護系統操作平臺

　　1） 硬件環(huán)境。

　　a） CPU:P4 同類(lèi)檔次或更高檔次以上；

　　b） 內存：1G 以上內存；

　　c） 硬盤(pán)空間：160G以上均可；

　　d） 顯示器：VGA 或更高分辨率，建議分辨率為1024x768 像素。

　　2） 軟件環(huán)境。

　　a） 服務(wù)器端操作系統：WindowsXP/Vista;

　　b） 服務(wù)器端軟件平臺：Mircosoft.NET Framework.

　　3） 服務(wù)器軟件描述

　　該服務(wù)器端軟件采用基于Mircosoft.NET Framework 的c#語(yǔ)言編寫(xiě)，利用。NET 平臺的強大的控件庫，編寫(xiě)了人機交互良好的操作界面，并利用其serialPort控件，實(shí)現與485 總線(xiàn)上的終端之間的通信。該服務(wù)器端軟件主要功能是：圖形化操作界面，操作簡(jiǎn)單；圖形化設備數據編輯、修改、刪除；多種形式實(shí)時(shí)顯示終端設備狀態(tài)；根據終端的接入信息自動(dòng)生成設備數據；自動(dòng)生成年檢、月檢報表。

　　5 測試結果與結論

　　根據電路原理圖搭建硬件電路并用萬(wàn)用表檢查線(xiàn)路連接是否有短路的地方，在連線(xiàn)正確的前提下進(jìn)行硬件功能調試。通電后用示波器檢測單片機的ALE 管腳，觀(guān)察輸出地波形為2MHZ 的方波，說(shuō)明單片機工作正常。通信測試是本設計最重要的測試部分，通信采用RS485 通信程序，測試儀與上位機的通信采用RS485 協(xié)議。串口參數為：波特率9600,數據位8 位，1 個(gè)校驗位，1 個(gè)停止位。其數據格式如表1 所示。

表1 串口通信數據格式

　　由于RS485 總線(xiàn)協(xié)議與RS232 串口協(xié)議只是接口電平上有區別，其軟件編程完全按照串口通信協(xié)議進(jìn)行，此處不再詳述。該系統設計程序在PCB 板上下載調試通過(guò)，當模擬火災信號的標志位置位或溫感采集的信號超過(guò)上限值時(shí)，喇叭與指示燈迅速響應，同時(shí)將火災報警信息上傳給上位機，然后上位機再將火災信息傳遞給其他聯(lián)網(wǎng)終端，以便實(shí)時(shí)指導人群迅速逃離火災現場(chǎng)。

　　現代化城市不斷高速發(fā)展，對于火災報警系統的要求也越來(lái)越高。智能化城市火災報警系統已并非傳統意義上簡(jiǎn)單的報警設備，而是融入了計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應用等各領(lǐng)域知識。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能集群控制火災報警系統必將得到更快的發(fā)展。