智能集群控制消防應急指示燈的設計方案
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RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性、較長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點。在構建通信網(wǎng)絡時，采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點串接起來，從總線到每個節(jié)點引出的線應盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低；同時應注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點會發(fā)生信號的反射。
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 標準并未對總線上允許連接的收發(fā)器數(shù)量作出規(guī)定，但規(guī)定了最大總線負載為32 個，網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)與所選RS485 芯片驅(qū)動能力和接收器的輸入阻抗有關，每單位負載阻抗約12KΩ，為擴展總線節(jié)點數(shù)，可將輸入電阻增加至48KΩ 以上，節(jié)點數(shù)就可128 個，96KΩ 的輸入電阻允許節(jié)點數(shù)位256 點，SP485R 標稱最大值為400 點，實際中，因線纜長度、線徑、網(wǎng)絡分布、傳輸速率不同，實際節(jié)點數(shù)達不到理論值。通常推薦節(jié)點數(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用而設計的，功放增益在內(nèi)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 指示燈利用定時器產(chǎn)生的PWM 信號進行2級亮度控制，當發(fā)生火警時調(diào)為高亮。在設計中使用PWM 調(diào)光是基于LED 的一個基本性質(zhì)：發(fā)射光的特性隨著平均驅(qū)動電流而偏移。對于單色LED 來說，其主波長會改變，對白色LED 來說其相關顏色溫度（CCT）會改變。對于人眼來說，很難察覺到紅、綠、藍在LED 中幾納米波長的變化，特別是當光強也在變化的時候；但是當白光的顏色溫度變化時很容易檢測的。PWM 調(diào)光信號的頻率必須大于100Hz,否則可能出現(xiàn)閃爍或抖動。
撥碼開關SW-DIP5 的作用是通過斷開和接通各位以調(diào)節(jié)相應P0 口的高低電平來確定各終端的地址，以方便在服務器上識別終端位置。
此外系統(tǒng)外接一DS18B20 溫度傳感器，除了可以接受服務器傳來的火警信息之外，還可以自行檢測周圍溫度，在程序中設定溫度上限值，當超過這一限定值時可以自行報警。
3 系統(tǒng)軟件設計
圖6 程序流程圖。
軟件開發(fā)環(huán)境采用的是uVison2,uVison2 是Keil公司關于8051 系列MCU 的開發(fā)工具，可以用來編譯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(diào)試目標程序等。為了方便程序調(diào)試和提高可靠性，軟件采用模塊化結構設計，主要由初始化程序、主程序、子程序、中斷服務程序等組成。單片機上電后即開始循環(huán)執(zhí)行與服務器通信的程序，采集服務器的數(shù)據(jù)信息，當發(fā)生火警時根據(jù)服務器提供的險情發(fā)生的終端位置，決定將相應的指示燈打開并高亮顯示，同時打開語音模塊提示。主程序流程如圖6 所示。
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） 服務器端操作系統(tǒng)：WindowsXP/Vista;
b） 服務器端軟件平臺：Mircosoft.NET Framework.
3） 服務器軟件描述
該服務器端軟件采用基于Mircosoft.NET Framework 的c#語言編寫，利用。NET 平臺的強大的控件庫，編寫了人機交互良好的操作界面，并利用其serialPort控件，實現(xiàn)與485 總線上的終端之間的通信。該服務器端軟件主要功能是：圖形化操作界面，操作簡單；圖形化設備數(shù)據(jù)編輯、修改、刪除；多種形式實時顯示終端設備狀態(tài)；根據(jù)終端的接入信息自動生成設備數(shù)據(jù)；自動生成年檢、月檢報表。
5 測試結果與結論
根據(jù)電路原理圖搭建硬件電路并用萬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行硬件功能調(diào)試。通電后用示波器檢測單片機的ALE 管腳，觀察輸出地波形為2MHZ 的方波，說明單片機工作正常。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(shù)為：波特率9600,數(shù)據(jù)位8 位，1 個校驗位，1 個停止位。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)議進行，此處不再詳述。該系統(tǒng)設計程序在PCB 板上下載調(diào)試通過，當模擬火災信號的標志位置位或溫感采集的信號超過上限值時，喇叭與指示燈迅速響應，同時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，以便實時指導人群迅速逃離火災現(xiàn)場。
現(xiàn)代化城市不斷高速發(fā)展，對于火災報警系統(tǒng)的要求也越來越高。智能化城市火災報警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上簡單的報警設備，而是融入了計算機技術、電子技術、自動控制技術、傳感器的應用等各領域知識。隨著科學技術的不斷進步，智能集群控制火災報警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。
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