《電子技術應用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設計 > 設計應用 > 漢字火災樓層顯示器報警系統(tǒng)的解決方案
漢字火災樓層顯示器報警系統(tǒng)的解決方案
摘要: 本文提出的基于CAN總線的大容量漢字火災樓層顯示器,較好的解決了現(xiàn)有火災樓層顯示器的缺陷。對大于51單片機ROM 64K尋址空間的數據存儲需求,,采取分頁存儲的訪問方式可以很好的解決這個問題。通過在FLASH中存儲大容量數據信息,,可以避免因為CAN總線上通訊數據流量過大而導致火警不能及時傳達,延誤報警時機,。而且FLASH中的漢字信息可以通過串口在線擦寫,,便于現(xiàn)場調試。目前產品已經投入實用,,用戶反應運行良好,。
Abstract:
Key words :

1 引言

  火災樓層顯示器作為火災自動報警系統(tǒng)的重要組成部分,是一種安裝在樓層或獨立防火區(qū)中的數字式火災報警顯示裝置,。它通過報警總線與火災報警控制器相連,,處理并顯示報警總線上的數據?;馂臉菍语@示器中的內置單片機將接收到的總線信息進行判斷,、分析和處理,將報警的探測器地址編號轉換成相應的火警地點信息(例如房間號和房間類型等),,連同火警類型一道通過液晶顯示出來,,同時發(fā)出聲光報警信號,通知失火區(qū)域的人員,。

  目前國內現(xiàn)有的火災樓層顯示器大都以51單片機作為MCU,。因為ROM尋址空間所限,火災樓層顯示器大都只能顯示火警所在樓層號和地址號,,無法以直觀的漢字信息提示情況各異的具體火警地點。如果將漢字信息通過總線分發(fā)到各個樓層顯示器,,巨大的通訊量又會給火警系統(tǒng)總線帶來沉重負荷,,導致整個火警系統(tǒng)效率低下,延誤火警上報時機,。本文提出了一種基于CAN總線的大容量漢字火災樓層顯示器,,很好的解決了上述問題。

  2 火災報警系統(tǒng)總體功能描述

  火災報警控制系統(tǒng)中,,中央火警控制器通過CAN總線和各個單元進行實時通訊并完成各項控制和報警功能,。單元是火災探測器、手動報警按鈕,、輸入輸出模塊,、樓層顯示器等設備的總稱,。它們是系統(tǒng)終端,直接探測火災信號,,并通過通道上報給控制器,,同時接收由各種通道轉發(fā)控制器給單元的聯(lián)動信息(啟動輸入輸出模塊控制的滅火裝置)、顯示信息(樓層顯示器顯示火災信息)等,。通道是回路模塊,、轉接模塊和總線控制盤等設備的總稱。它們是控制設備和終端的通道,,是拓撲網絡構成的中繼設備,。火災報警控制系統(tǒng)的總體結構和樓層顯示器在系統(tǒng)的中的位置如圖1所示,。

圖1 火災報警控制系統(tǒng)結構及樓層顯示器所在位置顯示

  3 系統(tǒng)功能及硬件描述

  3.1 漢字樓層顯示器硬件設計方案

  如圖2所示,,漢字樓層顯示器包括單片機及其外圍電路,CAN總線模塊,, FLASH存儲器,,漢字液晶模塊,UART接口,,以及燈和按鍵,,蜂鳴器。單片機可通過UART接收PC上傳下來的漢字信息,,存儲到FLASH中作為地址信息的查詢數據庫,。通過CAN控制器MCP2510和CAN總線驅動器 PCA82C250組成的CAN通信模塊和火災報警控制器進行CAN總線通信。如果有火警發(fā)生,,單片機將記錄火警信息,,查詢FLASH得到火警發(fā)生的漢字地址信息,并在漢字液晶上滾動顯示火警和信息查詢結果,。同時,,發(fā)生火警時還可通過查詢鍵快速查詢火警信息,通過蜂鳴器報警,,通過消音鍵消音,,并點亮發(fā)光二極管報警。未發(fā)生火警時,,通過自檢鍵自檢可以檢查各個功能是否能正常工作,。


圖2 漢字樓層顯示器結構框圖

  3.2 FLASH存儲器電路設計

  FLASH 選用的SST29SF040是SST公司推出的高速可編程閃存。它符合JEDEC標準,,具有512K×8 Bits的存儲結構;芯片擦除及寫入的時間快,,整片擦除只需70毫秒,段擦除只需18毫秒,字編程寫入時間僅為14微秒;可靠性高,,能夠重復寫100,,000次,數據可以保存100年不丟失,。

  SST29SF040 的容量是512K Bytes,,而51系列單片機的ROM直接尋址范圍是64K Bytes,如果不加以處理而直接使用,,將會浪費大量的存儲空間,。我們使用了一種分頁存儲方式,使得FLASH存儲空間得以充分利用,,大大擴充了單片機ROM尋址范圍,。按照每條漢字信息占用32個Bytes計算,理論上可以最大存儲16384條火警地址信息,,足以應付絕大多數復雜的工程環(huán)境,。圖3為存儲器電路,最高位地址線A16-A18接單片機的P1.0-P1.2,,因而 FLASH存儲器實現(xiàn)了8頁,,每頁64K的外部存儲結構。在每次讀寫FLASH時,,將P1.0-P1.2賦不同的值即可實現(xiàn)不同的頁選,。假設page為待選取的頁號變量(0-7),在Keil Cx51中通過下列語句即可實現(xiàn)讀寫前的選頁操作:P1 = (P1 & 0xf8) | page;


圖3 FLASH存儲器分頁存儲電路

  3.3漢字液晶顯示模塊設計

  我們選用金鵬電子公司的OJM2*8A漢字液晶模塊作為顯示設備,。OJM2*8A中文液晶顯示模塊內含GB 2312的15*15點陣國標一,、二級簡體漢字和 8*8點陣及8*16點陣ASCII字符,用戶輸入GB2312區(qū)位碼或ASCII碼即可實現(xiàn)文本顯示,。每個漢字的區(qū)位碼只占用兩個字節(jié),,是原來漢字點陣所需存儲單元的1/16。

漢字液晶模塊接口協(xié)議為請求/應答(REQ/BUSY)握手方式,。應答B(yǎng)USY高電平(BUSY =1)表示液晶模塊忙于內部處理,,不能接收用戶命令;BUSY低電平(BUSY =0)表示液晶模塊空閑,等待接收用戶命令,。發(fā)送命令到液晶模塊可在BUSY =0后的任意時刻開始,,先把用戶命令的當前字節(jié)放到數據線上,接著發(fā)高電平REQ信號(REQ =1)通知液晶模塊處理當前數據線上的命令或數據,。液晶模塊在收到外部REQ高電平信號后立即讀取數據線上的命令或數據,同時將應答線BUSY 變?yōu)楦唠娖?,表明模塊已收到數據并正在忙于對此數據的內部處理,。此時用戶對模塊的寫操作已經完成,用戶可以撤消數據線上的信號并可作模塊顯示以外的其他工作,也可不斷地查詢應答線BUSY是否為低(BUSY=0 ?),,如果BUSY=0,,表明模塊對用戶的寫操作已經執(zhí)行完畢,可以再送下一個數據,。如向模塊發(fā)出一個完整的顯示漢字的命令,,包括坐標及漢字代碼在內共需5個字節(jié)。模塊在接收到最后一個字節(jié)后才開始執(zhí)行整個命令的內部操作,,因此最后一個字節(jié)的應答B(yǎng)USY 高電平(BUSY =1)持續(xù)時間較長,。對液晶模塊寫漢字時序圖如圖4所示。


 

對液晶模塊寫漢字時序圖
圖4 對液晶模塊寫漢字時序圖

  3.4 CAN總線通訊模塊設計

  我們選擇Microchip公司的MCP2510CAN控制器和Philips公司的PCA82C250CAN收發(fā)器構建CAN總線通訊模塊,。 MCP2510支持CAN2.0A/B協(xié)議,,可接收和發(fā)送2.0協(xié)議下的標準幀、擴展幀和遠程幀,。MCP2510擁有三個發(fā)送緩沖區(qū)和兩個接收緩沖區(qū),,可以進行接收濾波和消息管理,防止過度發(fā)送和過度接收形成擁塞,。其最大的優(yōu)點是擁有傳輸速率可達5Mb/S的SPI端口,,節(jié)省MCU端口,提高通信速度,。 Philips公司的82C250CAN總線收發(fā)器可與MPC2510無縫連接,,它有高速模式,斜率控制模式和延時模式,。經過多次的實驗證實其工作在斜率控制模式下最為穩(wěn)定,,速度也能構滿足系統(tǒng)10Kbps的傳輸速率。

CAN總線通信電路
圖5 CAN總線通信電路

  CAN 總線通訊模塊電路如圖5所示,,單片機通過I/O口直接和MCP2510的SPI口相連,,用軟件模擬實現(xiàn)SPI接口協(xié)議。PCA82C250作為 MCP2510與物理CAN總線的接口,。如果需要進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力,,可在MCP2510和PCA82C250之間加一個光電隔離器。

  4 系統(tǒng)軟件設計

  漢字樓層顯示器軟件功能主要是1.將串口發(fā)送下來的漢字信息文件寫入FLASH存儲,。2.和火災報警控制器進行CAN通信,,如果發(fā)現(xiàn)有火警信息,則查找FLASH中的漢字地址信息,,予以顯示在漢字液晶上報警,,如有多條火警信息,則滾動顯示各條信息,。

漢字樓層顯示器軟件流程圖

圖6 漢字樓層顯示器軟件流程圖

  圖 6是漢字樓層顯示器軟件流程圖,。用page(值為0-7)表示讀寫的FLASH頁,,用count(值為0-65535)表示每頁頁內地址。其中 page0-page6用來存儲通過串口下載的漢字信息,,page7用來存儲接收到的火警等動態(tài)信息,。一旦接收到新火警,即查詢FLASH中相應的漢字信息,,并在液晶上滾動顯示,。

  為了快速定位所查詢的火警漢字地址信息,我們采用數組結構存儲,。盡管這樣會因為實際火警地址不等長,,而造成存儲中出現(xiàn)一些空地址,存儲效率不高,,但是由于我們對數組的查找是一種可以直接定位的快速查找,,不用采用鏈表之類的復雜數據結構,也避免了二分檢索之類復雜的搜索算法,。對于單片機而言,,實質上是以比較小的空間為代價換來了比較高的時間效率,還是十分值得的,。

  5 結語

  本文提出的基于CAN總線的大容量漢字火災樓層顯示器,,較好的解決了現(xiàn)有火災樓層顯示器的缺陷。對大于51單片機ROM 64K尋址空間的數據存儲需求,,采取分頁存儲的訪問方式可以很好的解決這個問題,。通過在FLASH中存儲大容量數據信息,可以避免因為CAN總線上通訊數據流量過大而導致火警不能及時傳達,,延誤報警時機,。而且FLASH中的漢字信息可以通過串口在線擦寫,便于現(xiàn)場調試,。目前產品已經投入實用,,用戶反應運行良好。

此內容為AET網站原創(chuàng),,未經授權禁止轉載,。