多路自動報警控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、 多路自動報警/控制系統(tǒng)的設(shè)計（1引言 2正文“原理，設(shè)計，實驗，應(yīng)用” 結(jié)論）引言：隨著城市的不斷發(fā)展，城市的住房及辦公樓也越來越集中，其中也產(chǎn)生了一項不利的因素，那就是：樓宇的復(fù)雜化給小區(qū)、辦公大樓的安全帶來了更大程度上的隱患。出于安全的考慮，也為了便于管理，大廈的智能化管理模式應(yīng)用而生。同時隨著高性價比、嵌入式微控制器的廣泛應(yīng)用，作為智能大廈自動化系統(tǒng)一部分的火災(zāi)報警/控制系統(tǒng)及紅外線防盜系統(tǒng)有走向分布式智能控制系統(tǒng)的趨勢。這種分布式控制系統(tǒng)將專用微處理器置入傳統(tǒng)的探測器和控制模塊及其它模塊中，使它們各自具有了數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，由過去的控制室設(shè)備來完成的功能下載到智能化的現(xiàn)場設(shè)備來

2、完成，從而適應(yīng)工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的方向。本課題主要研究的是應(yīng)用單片機技術(shù)來實現(xiàn)現(xiàn)場的報警/控制裝置到主控制臺的多路的自動打鈴報警系統(tǒng)，在這里有必要介紹一下單片機。單片機是單片微型計算機的簡稱，它是把組成微型計算機的各功能部件：中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個完整的微型計算機。單片機的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體上同步，經(jīng)歷了四個階段：第一階段：（1971-1974年）：1971年11月美國intel公司首先設(shè)計成集成度為2000只晶體管/片的微處理器intel4004，并且配

3、有隨機存取存儲器RAM，只讀存儲器ROM和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺MCS-4微型計算機。1972年4月intel公司又研制成功了功能較強的8位微處理器intel8008，在此期間FAIRCNILD公司也研制成F8微處理器。這些微處理器雖說還不是單片機，但是從此拉開了研制單片機的序幕。第二階段：（1974-1978年）：初級單片機階段。以intel公司的MCS-48為代表。這個系列的單片機內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O口、8位定時器/計數(shù)器，尋址范圍不大于4K，且無串行口。第三階段：（1978-1983年）：高性能單片機階段。在這一階段推出的單片機普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)、16位定

4、時器/計數(shù)器。片內(nèi)RAM、ROM容量增大，且尋址范圍可達64K字節(jié)，有的還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口。這類單片機有intel公司的MCS-51，MOTOROLA公司的6801和ZILOG公司的Z8等。由于這類單片機的應(yīng)用范圍極其廣泛,各公司正在大力改進其結(jié)構(gòu)及性能.所以,這個系列的各類產(chǎn)品是目前國內(nèi)外產(chǎn)品的主流.其中MCS-51系列產(chǎn)品,由于其優(yōu)良的性能價格比,特別適合我國的國情,隨著我國經(jīng)濟建設(shè)步伐的加大,在各方面得到了很大的應(yīng)用.第四階段:(1983-):8位單片機鞏固發(fā)展及16位單片機推出階段.此階段主要特征是一方面發(fā)展16位單片機及專用單片機;另一方面不斷完善高檔8位單片機,改善其結(jié)構(gòu),以滿

5、足不同的用戶需要.單片機的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,按照單片機的特點,單片機可分為單機應(yīng)用和多機應(yīng)用.1. 單機應(yīng)用在一個應(yīng)用系統(tǒng)中,只使用一個單片機,這是目前應(yīng)用最多的方式,單片機應(yīng)用的主要領(lǐng)域有:(1)測控系統(tǒng).用單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng),自適應(yīng)控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等.例如,溫室人工氣候控制,水閘自動控制,電鍍生產(chǎn)線自動控制,氣輪機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng),機器人軸處理器等.(2)智能儀表.用單片機改造原有的測量,控制儀表,能促進儀表向數(shù)字化,智能化,多功能化,綜合化,柔性化發(fā)展.如溫度,壓力,流量,濃度顯示,控制儀表等.通過采用單片機軟件編程技術(shù),使長期以來測量儀表中的誤差修正,線形化處理等難題迎刃而解

6、.(3)機電一體化產(chǎn)品.單片機與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結(jié)合,使傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化,控制智能化,構(gòu)成新一代的機電一體化產(chǎn)品.例如在電傳打字機的設(shè)計中由于采用了單片機,取代了近千個機械部件;在數(shù)控機床的簡易控制機中,采用單片機可提高可靠性及增強功能,降低控制機成本.(4)智能接口.在計算機系統(tǒng),特別是較大型的工業(yè)測控系統(tǒng)中,如果用單片機進行接口的控制與管理,單片機與主機可并行工作,可以大大提高系統(tǒng)的運行速度.例如在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,用單片機對模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口進行控制不僅可提高采集速度,還可對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,如數(shù)字濾波,線形化處理,誤差修正等.2. 多機應(yīng)用單片機的多機應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng),并行多

7、機處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).(1)功能集散系統(tǒng).多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能要求而設(shè)置的多機系統(tǒng).例如一個加工中心的計算機系統(tǒng)除完成機床加工運行控制外,還要控制對刀系統(tǒng),坐標(biāo)指示,刀庫管理,狀態(tài)監(jiān)視,伺服驅(qū)動等機構(gòu).(2)并行多機控制系統(tǒng).并行多機控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問題,以便構(gòu)成大型實時工程應(yīng)用系統(tǒng).典型的有快速并行數(shù)據(jù)采集,處理系統(tǒng),實時圖象處理系統(tǒng)等.(3)局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).單片機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn),使單片機應(yīng)用進入了一個新的水平.目前單片機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng).單片機主要用于系統(tǒng)中的通信控制,以及構(gòu)成各種測控子級系統(tǒng).在該多路自動報警/控制系統(tǒng)中,主要采

8、用了單片機的多機應(yīng)用,局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理.由于INTEL公司的8051單片機具有較高的性價比,故采用8051作為主要部件.設(shè)計原理： 1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，它由三個層次構(gòu)成，各種探測器、控制模塊、編碼模塊和手報按鈕等處于現(xiàn)場控制底層，和各個區(qū)域控制器相連.區(qū)域控制器處于過程監(jiān)控層的位置，由MCS8051單片機作為主控部件，通過驅(qū)動電路與總線回路相連，可實現(xiàn)和控制器、功能模塊間的全數(shù)字通信，并實現(xiàn)聯(lián)動控制。管理層也采用MCS8051單片機，通過與區(qū)域控制器交換信息，可外接振鈴實現(xiàn)報警、LD顯示器顯示警報來源等功能操作，如有必要還可以通過網(wǎng)關(guān)聯(lián)入城市消防和110網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心

9、，以實現(xiàn)雙重管理和監(jiān)控，作到及時傳送火災(zāi)及竊案發(fā)生地點信息，起到快速反應(yīng)的功能。 2硬件設(shè)計：3軟件設(shè)計主機程序： ORG 0100H AJMP GOGO: CLR P2.1 ;警報復(fù)位按鈕清零 MOV R5,#1FH ;從機數(shù) MOV R2,#00H ；被尋址從機地址START: MOV R3,#01H ；命令從機發(fā)數(shù)據(jù)給主機 MOV R1,#60H ；數(shù)據(jù)長度送60H ACALL KERBOARD1 ;有地址輸入則轉(zhuǎn)向屏蔽地址子程序 LCALL MCOM ；調(diào)用通訊子程序CHECK: MOV A,#61H ；61H的從機狀態(tài)數(shù)據(jù)送累加器 CJNZ A,#00H,ALARM;不正常跳到警報程

10、序 NORMAL: INC R2 ；正常，地址加一，繼續(xù)查詢 DJNZ R5,START ；查到31號機后跳到0號機 LJMP GOALARM: JB P2.1,NORMAL ；讀警報復(fù)位按鈕，如為高電平，則消除警報， 轉(zhuǎn)為正常 SETB P2.3 ;拉響警鈴 DISPLAY: MOV A,62H ；用十進制顯示62H中的地址 ANL A,#0F0H SWAP A MOV B,#10H MUL AB MOV R6,A MOV A,#62H ANL A,#0FH ADD A,R6 MOV R6,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV P1,A SETB P1.4 MOV A,R6 AN

11、L A,#0FH MOV P1,A SETB P1.5 CLR P1 LJMP ALARM ；不停地報警直到有復(fù)位按鈕按下MCOM: MOV TOMD,#20H ；初始化T1為定時器方式，模式2 MOV TL1,#0F3H ；置計數(shù)器常數(shù) MOV TH1,#0F3H SETB TR1 ；啟動計時器T1 MOV PCON, #80H ；SMOD=1 MOV SCON,#0D8H ；串行口方式3，允許接收，TB8=1TX_ADDR: MOV A,R2 ；發(fā)送地址幀 SETB P2.0 ；令SN75176B呈發(fā)送狀態(tài) MOV SBUF,A LOOP1: JNB TI,LOOP1 CLR TI CLR

12、 P2.0 ；令SN75176B呈接收狀態(tài) RX_REPLY: JBC RI,IF_AGREE ；等待從機應(yīng)答 SJMP RX_REPLY IF_AGREE: MOV A,SBUF ；判斷應(yīng)答地址是否符合 XRL A,R2 JZ TX_COMD COMEBACK: MOV A,#0FFH ；重新聯(lián)絡(luò) SETB TB8 SETB P2.0 MOV SBUF,ALOOP2:JNB TI,LOOP2 CLR TI SJMP TX_ADDRTX_COMD: CLR TB8 ；地址符合，給TB8置0，準(zhǔn)備送命令 MOV A,R3 ；R3內(nèi)容為控制代碼 SETB P2.0 MOV SBUF,A ；送命令L

13、OOP3:JNB TI,LOOP3 CLR TI CLR P2.0RX_STATE: JBC RI,IF_RIGHT ；準(zhǔn)備接收從機狀態(tài)字節(jié) SJMP RX_STATEIF_RIGHT: MOV A,SBUF ；判從機是否接到非法命令 JBC ACC.7,GO_ON ；若正確就繼續(xù)，否則返回重新聯(lián)絡(luò) SJMP COMEBACKGO_ON: CJNZ R3,#00H,RECEIVE ；要求從機發(fā)送就跳轉(zhuǎn) JNB ACC.0,COMEBACK TX_BYTES: MOV A,R4 ；主機發(fā)送數(shù)據(jù)給從機 SETB P2.0 MOV SBUF,AWAIT1:JBC TI,TX_DATA SJMP WA

14、IT1TX_DATA: MOV A,R0 MOV SBUF,AWAIT2:JNB TI,WAIT2 CLR TI INC R0 DJNZ R4,TX_DATA RETRECEIVE: CLR P2.0 ；SN75176B呈接收狀態(tài) JNB ACC.1,COMEBACK ；從機未準(zhǔn)備就緒跳重新聯(lián)絡(luò) RX_BYTES: JNB RI,RX_BYTES ；接收數(shù)據(jù)塊長度 MOV A,SBUF MOV R4,A ；數(shù)據(jù)塊長度存R4，用以計數(shù) MOV R1,A ；數(shù)據(jù)塊長度保存在60H中 INC R1 ；指向存儲數(shù)據(jù)地址RX_DATA: JNB RI,RX_DATA ；準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) CLR RI MOV

15、 A,SBUF MOV R1,A ；存放數(shù)據(jù) INC R1 ；存放指針加一 DJNZ R4,RX_DATA ；未接收完就繼續(xù) RET ；返回主程序 4工作原理結(jié)論： 該多路自動報警/控制系統(tǒng)中，采用8051單片機作為區(qū)域控制器，各種探測器及手動裝置作為外部事物輸入設(shè)備，用打鈴及LED來提示報警和顯示警報來源。由于采用了單片機作為控制元件，使得原先復(fù)雜的編碼/譯碼電路可以用軟件來實現(xiàn)，大大簡化了硬件線路。在多機通訊上采用RS-485總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，保證了信號遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，可完成對多區(qū)域遠(yuǎn)距離的監(jiān)控報警與消防控制，適用于多點測量系統(tǒng)，具有很好的通用性和實用性。作為一個在安全管理中十分重要的系統(tǒng)，

16、該多路自動報警/控制系統(tǒng)具有安全可靠的優(yōu)點，即該系統(tǒng)既能在出現(xiàn)異常情況時及時地打鈴報警又能在受干擾的環(huán)境下盡可能的不謊報。該系統(tǒng) 實時性強，即控制響應(yīng)（包括命令響應(yīng)、報警響應(yīng)等）的速度快，能實時地跟蹤現(xiàn)場情況并對發(fā)生的事件進行處理；可靠性高，不但在正常的情況下能穩(wěn)定可靠地工作，而且對用戶操作和外圍設(shè)備具有很強的抗干擾能力；能和多媒體PC進行通信。且在設(shè)計時本著生產(chǎn)成本與設(shè)備靈活、電路簡潔的設(shè)計原則，盡量選用了功耗低、體積小的電子器件，有效地降低了用戶成本。 該多路報警/控制系統(tǒng)還采用了先進的分布式控制方式，即將專用微處理器置入傳統(tǒng)的探測器和控制模塊及其它模塊中，使它們各自具有了數(shù)字計算和數(shù)字通

17、信能力，由過去的控制室設(shè)備來完成的功能下載到智能化的現(xiàn)場設(shè)備來完成。從這個角度來看，該系統(tǒng)已具備現(xiàn)場總線技術(shù)的部分特點，由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有節(jié)省硬件數(shù)量與投資、節(jié)省安裝與維護費用、用戶可自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、功能模塊化等許多優(yōu)點，因而已成為工業(yè)控制領(lǐng)域一個新時代的開始，它也成為多路自動報警/控制系統(tǒng)今后發(fā)展的方向。綜合看來，該多路自動報警/控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣闊，必將憑借其廉價、安裝方便、電路簡潔的特點成為智能樓宇開發(fā)中的首選系統(tǒng)。 參考文獻： 1 陽憲惠，主編.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用.第1版.北京：清華大學(xué)出版社，1999 2 郭敏.一種新型編/譯碼器件在報警

18、/控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.計算機應(yīng)用研究，1998（5） 3 何立民.MCS51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：北京航空航天大學(xué)，1990 4 李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù).北京: 北京航空航天大學(xué)，1993 98信息工程 洪煥杰 指導(dǎo)老師：盛法生2002.4.23 在工作狀態(tài)時，主管火災(zāi)報警的區(qū)域控制器不斷向各編碼終端發(fā)出查詢幀以檢測其工作狀態(tài)，并判斷該部位是否正常，若正常，區(qū)域控制器繼續(xù)巡查其它部位的探測器；若不正常，判斷是火災(zāi)信號還是故障信號。如是火災(zāi)信號，且系統(tǒng)外聯(lián)消防設(shè)備，在聲光報警的同時區(qū)域控制器還需使繼電器動作以啟動排煙機、噴淋泵、防火門等消防設(shè)備；如是故障信號，則只是聲光報警，聯(lián)動設(shè)備不工作。探測器輸出的火災(zāi)信號是與火災(zāi)狀況（煙濃度變化、溫度變化等）成線性比例變化的，探測器能夠按預(yù)報、火災(zāi)報警、聯(lián)動報警三個階段傳送信息，探測器變臟、老化、脫落等故障狀態(tài)信息也可傳送到區(qū)域控