基于CAN總線的大容量漢字火災(zāi)樓層顯示器報(bào)警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1 引言

　　火災(zāi)樓層顯示器作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要組成部分，是一種安裝在樓層或獨(dú)立防火區(qū)中的數(shù)字式火災(zāi)報(bào)警顯示裝置。它通過報(bào)警總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連，處理并顯示報(bào)警總線上的數(shù)據(jù)。火災(zāi)樓層顯示器中的內(nèi)置單片機(jī)將接收到的總線信息進(jìn)行判斷、分析和處理，將報(bào)警的探測(cè)器地址編號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的火警地點(diǎn)信息（例如房間號(hào)和房間類型等），連同火警類型一道通過液晶顯示出來，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通知失火區(qū)域的人員。

　　目前國內(nèi)現(xiàn)有的火災(zāi)樓層顯示器大都以51單片機(jī)作為MCU。因?yàn)镽OM尋址空間所限，火災(zāi)樓層顯示器大都只能顯示火警所在樓層號(hào)和地址號(hào)，無法以直觀的漢字信息提示情況各異的具體火警地點(diǎn)。如果將漢字信息通過總線分發(fā)到各個(gè)樓層顯示器，巨大的通訊量又會(huì)給火警系統(tǒng)總線帶來沉重負(fù)荷，導(dǎo)致整個(gè)火警系統(tǒng)效率低下，延誤火警上報(bào)時(shí)機(jī)。本文提出了一種基于CAN總線的大容量漢字火災(zāi)樓層顯示器，很好的解決了上述問題。

　　2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總體功能描述

　　火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中，中央火警控制器通過CAN總線和各個(gè)單元進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊并完成各項(xiàng)控制和報(bào)警功能。單元是火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、輸入輸出模塊、樓層顯示器等設(shè)備的總稱。它們是系統(tǒng)終端，直接探測(cè)火災(zāi)信號(hào)，并通過通道上報(bào)給控制器，同時(shí)接收由各種通道轉(zhuǎn)發(fā)控制器給單元的聯(lián)動(dòng)信息（啟動(dòng)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(zāi)信息）等。通道是回路模塊、轉(zhuǎn)接模塊和總線控制盤等設(shè)備的總稱。它們是控制設(shè)備和終端的通道，是拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的中繼設(shè)備?；馂?zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和樓層顯示器在系統(tǒng)的中的位置如圖1所示。

圖1 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)方案

　　如圖2所示，漢字樓層顯示器包括單片機(jī)及其外圍電路，CAN總線模塊， FLASH存儲(chǔ)器，漢字液晶模塊，UART接口，以及燈和按鍵，蜂鳴器。單片機(jī)可通過UART接收PC上傳下來的漢字信息，存儲(chǔ)到FLASH中作為地址信息的查詢數(shù)據(jù)庫。通過CAN控制器MCP2510和CAN總線驅(qū)動(dòng)器 PCA82C250組成的CAN通信模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行CAN總線通信。如果有火警發(fā)生，單片機(jī)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(dòng)顯示火警和信息查詢結(jié)果。同時(shí)，發(fā)生火警時(shí)還可通過查詢鍵快速查詢火警信息，通過蜂鳴器報(bào)警，通過消音鍵消音，并點(diǎn)亮發(fā)光二極管報(bào)警。未發(fā)生火警時(shí)，通過自檢鍵自檢可以檢查各個(gè)功能是否能正常工作。

圖2 漢字樓層顯示器結(jié)構(gòu)框圖

　　3.2 FLASH存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)

　　FLASH 選用的SST29SF040是SST公司推出的高速可編程閃存。它符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，具有512K×8 Bits的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);芯片擦除及寫入的時(shí)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(shí)間僅為14微秒;可靠性高，能夠重復(fù)寫100，000次，數(shù)據(jù)可以保存100年不丟失。

　　SST29SF040 的容量是512K Bytes，而51系列單片機(jī)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(huì)浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間。我們使用了一種分頁存儲(chǔ)方式，使得FLASH存儲(chǔ)空間得以充分利用，大大擴(kuò)充了單片機(jī)ROM尋址范圍。按照每條漢字信息占用32個(gè)Bytes計(jì)算，理論上可以最大存儲(chǔ)16384條火警地址信息，足以應(yīng)付絕大多數(shù)復(fù)雜的工程環(huán)境。圖3為存儲(chǔ)器電路，最高位地址線A16-A18接單片機(jī)的P1.0-P1.2，因而 FLASH存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了8頁，每頁64K的外部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在每次讀寫FLASH時(shí)，將P1.0-P1.2賦不同的值即可實(shí)現(xiàn)不同的頁選。假設(shè)page為待選取的頁號(hào)變量（0-7），在Keil Cx51中通過下列語句即可實(shí)現(xiàn)讀寫前的選頁操作：P1 = （P1 0xf8） | page;

圖3 FLASH存儲(chǔ)器分頁存儲(chǔ)電路