汉字火灾楼层显示器报警系统的解决方案

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1 引言
  火灾楼层显示器作为火灾自动报警系统的重要组成部分,是一种安装在楼层或独立防火区中的数字式火灾报警显示装置。它通过报警总线与火灾报警控制器相连,处理并显示报警总线上的数据。火灾楼层显示器中的内置单片机将接收到的总线信息进行判断、分析和处理,将报警的探测器地址编号转换成相应的火警地点信息(例如房间号和房间类型等),连同火警类型一道通过液晶显示出来,同时发出声光报警信号,通知失火区域的人员。
  目前国内现有的火灾楼层显示器大都以51单片机作为MCU。因为ROM寻址空间所限,火灾楼层显示器大都只能显示火警所在楼层号和地址号,无法以直观的汉字信息提示情况各异的具体火警地点。如果将汉字信息通过总线分发到各个楼层显示器,巨大的通讯量又会给火警系统总线带来沉重负荷,导致整个火警系统效率低下,延误火警上报时机。本文提出了一种基于CAN总线的大容量汉字火灾楼层显示器,很好的解决了上述问题。
  2 火灾报警系统总体功能描述
  火灾报警控制系统中,中央火警控制器通过CAN总线和各个单元进行实时通讯并完成各项控制和报警功能。单元是火灾探测器、手动报警按钮、输入输出模块、楼层显示器等设备的总称。它们是系统终端,直接探测火灾信号,并通过通道上报给控制器,同时接收由各种通道转发控制器给单元的联动信息(启动输入输出模块控制的灭火装置)、显示信息(楼层显示器显示火灾信息)等。通道是回路模块、转接模块和总线控制盘等设备的总称。它们是控制设备和终端的通道,是拓扑网络构成的中继设备。火灾报警控制系统的总体结构和楼层显示器在系统的中的位置如图1所示。

图1 火灾报警控制系统结构及楼层显示器所在位置显示
  3 系统功能及硬件描述
  3.1 汉字楼层显示器硬件设计方案
  如图2所示,汉字楼层显示器包括单片机及其外围电路,CAN总线模块, FLASH存储器,汉字液晶模块,UART接口,以及灯和按键,蜂鸣器。单片机可通过UART接收PC上传下来的汉字信息,存储到FLASH中作为地址信息的查询数据库。通过CAN控制器MCP2510和CAN总线驱动器 PCA82C250组成的CAN通信模块和火灾报警控制器进行CAN总线通信。如果有火警发生,单片机将记录火警信息,查询FLASH得到火警发生的汉字地址信息,并在汉字液晶上滚动显示火警和信息查询结果。同时,发生火警时还可通过查询键快速查询火警信息,通过蜂鸣器报警,通过消音键消音,并点亮发光二极管报警。未发生火警时,通过自检键自检可以检查各个功能是否能正常工作。

图2 汉字楼层显示器结构框图
  3.2 FLASH存储器电路设计
  FLASH 选用的SST29SF040是SST公司推出的高速可编程闪存。它符合JEDEC标准,具有512K×8 Bits的存储结构;芯片擦除及写入的时间快,整片擦除只需70毫秒,段擦除只需18毫秒,字编程写入时间仅为14微秒;可靠性高,能够重复写100,000次,数据可以保存100年不丢失。
  SST29SF040 的容量是512K Bytes,而51系列单片机的ROM直接寻址范围是64K Bytes,如果不加以处理而直接使用,将会浪费大量的存储空间。我们使用了一种分页存储方式,使得FLASH存储空间得以充分利用,大大扩充了单片机ROM寻址范围。按照每条汉字信息占用32个Bytes计算,理论上可以最大存储16384条火警地址信息,足以应付绝大多数复杂的工程环境。图3为存储器电路,最高位地址线A16-A18接单片机的P1.0-P1.2,因而 FLASH存储器实现了8页,每页64K的外部存储结构。在每次读写FLASH时,将P1.0-P1.2赋不同的值即可实现不同的页选。假设page为待选取的页号变量(0-7),在Keil Cx51中通过下列语句即可实现读写前的选页操作:P1 = (P1 & 0xf8) | page;

图3 FLASH存储器分页存储电路

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