智能集群控制消防應(yīng)急指示燈的設(shè)計(jì)方案

　　RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性、較長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)。在構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)引出的線應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低；同時(shí)應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。

　　此外要根據(jù)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匹配，通常雙絞線特性阻抗約在100Ω 到130Ω 之間。

　　RS485 標(biāo)準(zhǔn)并未對(duì)總線上允許連接的收發(fā)器數(shù)量作出規(guī)定，但規(guī)定了最大總線負(fù)載為32 個(gè)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)與所選RS485 芯片驅(qū)動(dòng)能力和接收器的輸入阻抗有關(guān)，每單位負(fù)載阻抗約12KΩ，為擴(kuò)展總線節(jié)點(diǎn)數(shù)，可將輸入電阻增加至48KΩ 以上，節(jié)點(diǎn)數(shù)就可128 個(gè)，96KΩ 的輸入電阻允許節(jié)點(diǎn)數(shù)位256 點(diǎn)，SP485R 標(biāo)稱最大值為400 點(diǎn)，實(shí)際中，因線纜長(zhǎng)度、線徑、網(wǎng)絡(luò)分布、傳輸速率不同，實(shí)際節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)不到理論值。通常推薦節(jié)點(diǎn)數(shù)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，該模塊是專門為低壓應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，功放增益在內(nèi)部設(shè)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(hào)進(jìn)行2級(jí)亮度控制，當(dāng)發(fā)生火警時(shí)調(diào)為高亮。在設(shè)計(jì)中使用PWM 調(diào)光是基于LED 的一個(gè)基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性隨著平均驅(qū)動(dòng)電流而偏移。對(duì)于單色LED 來(lái)說(shuō)，其主波長(zhǎng)會(huì)改變，對(duì)白色LED 來(lái)說(shuō)其相關(guān)顏色溫度（CCT）會(huì)改變。對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)，很難察覺(jué)到紅、綠、藍(lán)在LED 中幾納米波長(zhǎng)的變化，特別是當(dāng)光強(qiáng)也在變化的時(shí)候；但是當(dāng)白光的顏色溫度變化時(shí)很容易檢測(cè)的。PWM 調(diào)光信號(hào)的頻率必須大于100Hz,否則可能出現(xiàn)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(diào)節(jié)相應(yīng)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(shí)別終端位置。

　　此外系統(tǒng)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(cè)周圍溫度，在程序中設(shè)定溫度上限值，當(dāng)超過(guò)這一限定值時(shí)可以自行報(bào)警。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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(biāo)文件和庫(kù)文件、創(chuàng)建HEX 文件、調(diào)試目標(biāo)程序等。為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jī)上電后即開(kāi)始循環(huán)執(zhí)行與服務(wù)器通信的程序，采集服務(wù)器的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)發(fā)生火警時(shí)根據(jù)服務(wù)器提供的險(xiǎn)情發(fā)生的終端位置，決定將相應(yīng)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(yīng)急逃生指示與維護(hù)系統(tǒng)操作平臺(tái)

　　1） 硬件環(huán)境。

　　a） CPU:P4 同類檔次或更高檔次以上；

　　b） 內(nèi)存：1G 以上內(nèi)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(tǒng)：WindowsXP/Vista;

　　b） 服務(wù)器端軟件平臺(tái)：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(tái)的強(qiáng)大的控件庫(kù)，編寫(xiě)了人機(jī)交互良好的操作界面，并利用其serialPort控件，實(shí)現(xiàn)與485 總線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(shè)備數(shù)據(jù)編輯、修改、刪除；多種形式實(shí)時(shí)顯示終端設(shè)備狀態(tài)；根據(jù)終端的接入信息自動(dòng)生成設(shè)備數(shù)據(jù)；自動(dòng)生成年檢、月檢報(bào)表。

　　5 測(cè)試結(jié)果與結(jié)論

　　根據(jù)電路原理圖搭建硬件電路并用萬(wàn)用表檢查線路連接是否有短路的地方，在連線正確的前提下進(jìn)行硬件功能調(diào)試。通電后用示波器檢測(cè)單片機(jī)的ALE 管腳，觀察輸出地波形為2MHZ 的方波，說(shuō)明單片機(jī)工作正常。通信測(cè)試是本設(shè)計(jì)最重要的測(cè)試部分，通信采用RS485 通信程序，測(cè)試儀與上位機(jī)的通信采用RS485 協(xié)議。串口參數(shù)為：波特率9600,數(shù)據(jù)位8 位，1 個(gè)校驗(yàn)位，1 個(gè)停止位。其數(shù)據(jù)格式如表1 所示。

表1 串口通信數(shù)據(jù)格式

　　由于RS485 總線協(xié)議與RS232 串口協(xié)議只是接口電平上有區(qū)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(tǒng)設(shè)計(jì)程序在PCB 板上下載調(diào)試通過(guò)，當(dāng)模擬火災(zāi)信號(hào)的標(biāo)志位置位或溫感采集的信號(hào)超過(guò)上限值時(shí)，喇叭與指示燈迅速響應(yīng)，同時(shí)將火災(zāi)報(bào)警信息上傳給上位機(jī)，然后上位機(jī)再將火災(zāi)信息傳遞給其他聯(lián)網(wǎng)終端，以便實(shí)時(shí)指導(dǎo)人群迅速逃離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

　　現(xiàn)代化城市不斷高速發(fā)展，對(duì)于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。智能化城市火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能集群控制火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。