多路自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)VIP

1、 多路自動(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（1引言 2正文“原理，設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)，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(xiàng)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(shí)隨著高性價(jià)比、嵌入式微控制器的廣泛應(yīng)用，作為智能大廈自動(dòng)化系統(tǒng)一部分的火災(zāi)報(bào)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(jì)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(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的報(bào)警/控制裝置到主控制臺(tái)的多路的自動(dòng)打鈴報(bào)警系統(tǒng)，在這里有必要介紹一下單片機(jī)。單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡稱，它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)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(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)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(gè)階段：第一階段：（1971-1974年）：1971年11月美國intel公司首先設(shè)計(jì)成集成度為2000只晶體管/片的微處理器intel4004，并且配

3、有隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM，只讀存儲(chǔ)器ROM和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺(tái)MCS-4微型計(jì)算機(jī)。1972年4月intel公司又研制成功了功能較強(qiáng)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(jī)，但是從此拉開了研制單片機(jī)的序幕。第二階段：（1974-1978年）：初級(jí)單片機(jī)階段。以intel公司的MCS-48為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)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(jī)階段。在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、16位定

4、時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM、ROM容量增大，且尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口。這類單片機(jī)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(jī)的應(yīng)用范圍極其廣泛,各公司正在大力改進(jìn)其結(jié)構(gòu)及性能.所以,這個(gè)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(jià)格比,特別適合我國的國情,隨著我國經(jīng)濟(jì)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(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出階段.此階段主要特征是一方面發(fā)展16位單片機(jī)及專用單片機(jī);另一方面不斷完善高檔8位單片機(jī),改善其結(jié)構(gòu),以滿

5、足不同的用戶需要.單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,按照單片機(jī)的特點(diǎn),單片機(jī)可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用.1. 單機(jī)應(yīng)用在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中,只使用一個(gè)單片機(jī),這是目前應(yīng)用最多的方式,單片機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域有:(1)測控系統(tǒng).用單片機(jī)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(dòng)控制,電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制,氣輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng),機(jī)器人軸處理器等.(2)智能儀表.用單片機(jī)改造原有的測量,控制儀表,能促進(jìn)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(jī)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(jī)電一體化產(chǎn)品.單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合,使傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化,控制智能化,構(gòu)成新一代的機(jī)電一體化產(chǎn)品.例如在電傳打字機(jī)的設(shè)計(jì)中由于采用了單片機(jī),取代了近千個(gè)機(jī)械部件;在數(shù)控機(jī)床的簡易控制機(jī)中,采用單片機(jī)可提高可靠性及增強(qiáng)功能,降低控制機(jī)成本.(4)智能接口.在計(jì)算機(jī)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(jī)進(jìn)行接口的控制與管理,單片機(jī)與主機(jī)可并行工作,可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度.例如在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,用單片機(jī)對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度,還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,如數(shù)字濾波,線形化處理,誤差修正等.2. 多機(jī)應(yīng)用單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng),并行多

7、機(jī)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(jī)系統(tǒng).例如一個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外,還要控制對(duì)刀系統(tǒng),坐標(biāo)指示,刀庫管理,狀態(tài)監(jiān)視,伺服驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu).(2)并行多機(jī)控制系統(tǒng).并行多機(jī)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(shí)時(shí)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(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等.(3)局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn),使單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的水平.目前單片機(jī)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(jī)主要用于系統(tǒng)中的通信控制,以及構(gòu)成各種測控子級(jí)系統(tǒng).在該多路自動(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)中,主要采

8、用了單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用,局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理.由于INTEL公司的8051單片機(jī)具有較高的性價(jià)比,故采用8051作為主要部件.設(shè)計(jì)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(gè)層次構(gòu)成，各種探測器、控制模塊、編碼模塊和手報(bào)按鈕等處于現(xiàn)場控制底層，和各個(gè)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(jī)作為主控部件，通過驅(qū)動(dòng)電路與總線回路相連，可實(shí)現(xiàn)和控制器、功能模塊間的全數(shù)字通信，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。管理層也采用MCS8051單片機(jī)，通過與區(qū)域控制器交換信息，可外接振鈴實(shí)現(xiàn)報(bào)警、LD顯示器顯示警報(bào)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(shí)現(xiàn)雙重管理和監(jiān)控，作到及時(shí)傳送火災(zāi)及竊案發(fā)生地點(diǎn)信息，起到快速反應(yīng)的功能。 2硬件設(shè)計(jì)：3軟件設(shè)計(jì)主機(jī)程序： ORG 0100H AJMP GOGO: CLR P2.1 ;警報(bào)復(fù)位按鈕清零 MOV R5,#1FH ;從機(jī)數(shù) MOV R2,#00H ；被尋址從機(jī)地址START: MOV R3,#01H ；命令從機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)給主機(jī) 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(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)送累加器 CJNZ A,#00H,ALARM;不正常跳到警報(bào)程

10、序 NORMAL: INC R2 ；正常，地址加一，繼續(xù)查詢 DJNZ R5,START ；查到31號(hào)機(jī)后跳到0號(hào)機(jī) LJMP GOALARM: JB P2.1,NORMAL ；讀警報(bào)復(fù)位按鈕，如為高電平，則消除警報(bào)， 轉(zhuǎn)為正常 SETB P2.3 ;拉響警鈴 DISPLAY: MOV A,62H ；用十進(jìn)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(bào)警直到有復(fù)位按鈕按下MCOM: MOV TOMD,#20H ；初始化T1為定時(shí)器方式，模式2 MOV TL1,#0F3H ；置計(jì)數(shù)器常數(shù) MOV TH1,#0F3H SETB TR1 ；啟動(dòng)計(jì)時(shí)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(jī)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(jī)狀態(tài)字節(jié) SJMP RX_STATEIF_RIGHT: MOV A,SBUF ；判從機(jī)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(jī)發(fā)送就跳轉(zhuǎn) JNB ACC.0,COMEBACK TX_BYTES: MOV A,R4 ；主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給從機(jī) 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(jī)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(jì)數(shù) MOV R1,A ；數(shù)據(jù)塊長度保存在60H中 INC R1 ；指向存儲(chǔ)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(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)中，采用8051單片機(jī)作為區(qū)域控制器，各種探測器及手動(dòng)裝置作為外部事物輸入設(shè)備，用打鈴及LED來提示報(bào)警和顯示警報(bào)來源。由于采用了單片機(jī)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(shí)現(xiàn)，大大簡化了硬件線路。在多機(jī)通訊上采用RS-485總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，保證了信號(hào)遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，可完成對(duì)多區(qū)域遠(yuǎn)距離的監(jiān)控報(bào)警與消防控制，適用于多點(diǎn)測量系統(tǒng)，具有很好的通用性和實(shí)用性。作為一個(gè)在安全管理中十分重要的系統(tǒng)，

16、該多路自動(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)具有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，即該系統(tǒng)既能在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)地打鈴報(bào)警又能在受干擾的環(huán)境下盡可能的不謊報(bào)。該系統(tǒng) 實(shí)時(shí)性強(qiáng)，即控制響應(yīng)（包括命令響應(yīng)、報(bào)警響應(yīng)等）的速度快，能實(shí)時(shí)地跟蹤現(xiàn)場情況并對(duì)發(fā)生的事件進(jìn)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(duì)用戶操作和外圍設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力；能和多媒體PC進(jìn)行通信。且在設(shè)計(jì)時(shí)本著生產(chǎn)成本與設(shè)備靈活、電路簡潔的設(shè)計(jì)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(bào)警/控制系統(tǒng)還采用了先進(jìn)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(jì)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(gè)角度來看，該系統(tǒng)已具備現(xiàn)場總線技術(shù)的部分特點(diǎn)，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(hù)費(fèi)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(diǎn)，因而已成為工業(yè)控制領(lǐng)域一個(gè)新時(shí)代的開始，它也成為多路自動(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)今后發(fā)展的方向。綜合看來，該多路自動(dòng)報(bào)警/控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣闊，必將憑借其廉價(jià)、安裝方便、電路簡潔的特點(diǎn)成為智能樓宇開發(fā)中的首選系統(tǒng)。 參考文獻(xiàn)： 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(bào)警

18、/控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1998（5） 3 何立民.MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)，1990 4 李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)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(shí)，主管火災(zāi)報(bào)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(hào)還是故障信號(hào)。如是火災(zāi)信號(hào)，且系統(tǒng)外聯(lián)消防設(shè)備，在聲光報(bào)警的同時(shí)區(qū)域控制器還需使繼電器動(dòng)作以啟動(dòng)排煙機(jī)、噴淋泵、防火門等消防設(shè)備；如是故障信號(hào)，則只是聲光報(bào)警，聯(lián)動(dòng)設(shè)備不工作。探測器輸出的火災(zāi)信號(hào)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(bào)、火災(zāi)報(bào)警、聯(lián)動(dòng)報(bào)警三個(gè)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