事故報(bào)警處理器的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

摘要：基于增強(qiáng)對(duì)地鐵控制中心事故報(bào)警事件的處理，采用了事故報(bào)警處理器，實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)溫度，設(shè)定報(bào)警間隔，并記錄報(bào)警時(shí)間，為不同的報(bào)警時(shí)段采取相應(yīng)的應(yīng)急措施提供了依據(jù);進(jìn)行了事故報(bào)警處理器的軟、硬件設(shè)計(jì)，分別給出了該設(shè)備的硬件選型、軟件流程圖和部分源代碼;該設(shè)備在地鐵控制中心的投入使用，優(yōu)化了應(yīng)急事件處理機(jī)制，提高了近四分之一的事故處理效率。

關(guān)鍵詞：事故報(bào)警;地鐵;處理器;傳感器

目前，越來(lái)越多的一、二線城市在興建地鐵，例如北京、上海、南京等很多城市都擁有多條地鐵線路。隨著地鐵線路的不斷增加，對(duì)地鐵自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)和集中管理的要求也越來(lái)越多，尤其是在地鐵的控制中心，需要對(duì)多條地鐵線路進(jìn)行集中調(diào)度和管理，如果僅靠管理制度，人為提醒很難對(duì)一些緊急事態(tài)進(jìn)行集中管控。

為方便地鐵控制中心的調(diào)度人員對(duì)緊急事故，如火災(zāi)、調(diào)度故障等進(jìn)行安全、可靠的處理，南京地鐵在其控制中心，設(shè)置了事故報(bào)警處理器。該報(bào)警處理器能夠依據(jù)地鐵公司的運(yùn)營(yíng)管理要求設(shè)定相應(yīng)的報(bào)警時(shí)間問(wèn)隔，并能記錄事故處理時(shí)間，同時(shí)配置有溫度傳感器及時(shí)鐘顯示功能。

1 功能結(jié)構(gòu)

事故報(bào)警處理器設(shè)置有待機(jī)、設(shè)定、報(bào)警3個(gè)功能狀態(tài)，其中報(bào)警狀態(tài)具有最高優(yōu)先級(jí)。事故報(bào)警處理器主要由數(shù)據(jù)處理顯示及鍵盤兩個(gè)部分組成，數(shù)據(jù)處理顯示包括數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器、傳感器、復(fù)位電路、驅(qū)動(dòng)電路等(見(jiàn)圖1)，鍵盤由報(bào)警、設(shè)定等按鍵組成。

處理器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍵盤、調(diào)試等指令，并能根據(jù)具體指令，進(jìn)入相應(yīng)的中斷程序，例如當(dāng)監(jiān)測(cè)到處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，處理器則通過(guò)溫度模塊，讀取傳感器的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，發(fā)送給顯示單元進(jìn)行顯示;如處于設(shè)定狀態(tài)，則可以通過(guò)參數(shù)設(shè)定功能模塊，通過(guò)按鍵設(shè)定報(bào)警點(diǎn)次數(shù)及報(bào)警間隔;如處于報(bào)警狀態(tài)，則可以根據(jù)設(shè)定的報(bào)警參數(shù)，進(jìn)行報(bào)警和時(shí)間記錄。存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)定的報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警間隔、報(bào)警時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)，防止失電、重啟等原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)丟失。調(diào)試口采用的的 RS232串口。驅(qū)動(dòng)電路包括顯示驅(qū)動(dòng)和蜂鳴器報(bào)警驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電路。傳感器則采用單線接口通信的溫度傳感器。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 處理器

處理器采用的高可靠性、高性能比的P89C51單片機(jī)。其含有非易失FLASH、并行可編程的程序儲(chǔ)存器，通過(guò)引導(dǎo)裝載器串行編程;采用CMOS工藝的8為微控制器，與80C51指令相同，可采用C語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言編程，可移植性強(qiáng)。

2.2 傳感器

傳感器選用的是DS18B20溫度傳感器，具有體積小，硬件開(kāi)銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高等特點(diǎn);測(cè)溫范圍-55～+125℃，固有測(cè)溫誤差1℃;與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊;使用中不需要任何外圍元件，工作電源在3.0～5.5V/DC。其已經(jīng)被廣泛用于建筑物內(nèi)溫度測(cè)量，空調(diào)環(huán)境控制等場(chǎng)合。

2.3 驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路包括顯示和蜂鳴器兩種驅(qū)動(dòng)電路。由于計(jì)時(shí)處理器放置在控制中心后面的墻上，距離調(diào)度臺(tái)較遠(yuǎn)，因此顯示部分采用的是8英寸共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，但需要較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電路，考慮到這些因素，選用2個(gè)高電壓大電流的八達(dá)林頓晶體管陳列的驅(qū)動(dòng)器芯片。蜂鳴器則采用通用的驅(qū)動(dòng)電路。硬件電路如圖2所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件是在keil C51集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。該開(kāi)發(fā)環(huán)境提供了提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案的環(huán)境。為了開(kāi)發(fā)方便，便于調(diào)試，事故報(bào)警處理計(jì)時(shí)器軟件采用高效的C語(yǔ)言進(jìn)行模塊發(fā)程序開(kāi)發(fā)，其程序功能模塊主要包括報(bào)警處理、參數(shù)設(shè)定、待機(jī)狀態(tài)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等。軟件中利用定時(shí)器及相應(yīng)的中斷程序?qū)崿F(xiàn)LED顯示和接收鍵盤命令。

3.1 主流程圖

主要程序模塊主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)所處狀態(tài)的判斷，調(diào)用相應(yīng)的功能模塊，如沒(méi)有按鍵命令，則執(zhí)行待機(jī)狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度;如有按鍵命令，則首先判斷是否有報(bào)警命令，如有則執(zhí)行報(bào)警處理模塊，包括在LED上報(bào)警計(jì)時(shí)及顯示;否則，則判斷是否處于設(shè)定狀態(tài)，如是，則執(zhí)行參數(shù)設(shè)定模塊，并將設(shè)定的參數(shù)寫入存儲(chǔ)器，否則，則繼續(xù)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描。如圖3所示。

3.2 報(bào)警處理

報(bào)警命令在功能模塊中具有最高優(yōu)先級(jí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了減少鍵盤的按鍵數(shù)量，采用組合鍵實(shí)現(xiàn)多種功能。報(bào)警按鈕具有如下功能，當(dāng)初次按下報(bào)警按鈕時(shí)，計(jì)時(shí)器進(jìn)行

計(jì)時(shí)模式，當(dāng)?shù)竭_(dá)第一個(gè)設(shè)定的報(bào)警時(shí)間點(diǎn)時(shí)，計(jì)時(shí)器會(huì)閃爍，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，以此類推直到最后一組設(shè)定的報(bào)警時(shí)間;如事故處理完成，再次按下報(bào)警按鈕，計(jì)時(shí)器則停止計(jì)時(shí)，此時(shí)LED顯示的為本次事故處理所用的時(shí)間;此時(shí)再次按下報(bào)警按鈕，計(jì)時(shí)器則退出報(bào)警狀態(tài)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，顯示實(shí)時(shí)溫度信息。報(bào)警處理軟件流程圖如圖4所示。

3.3 程序編寫

軟件是處理器的控制核心，直接影響到設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)。本設(shè)備的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)功能模塊都分別先進(jìn)行編寫、驗(yàn)證，最后集中編譯、調(diào)試。下面給出了主函數(shù)的部分源代碼(如圖5所示)。

4 結(jié)束語(yǔ)

事故報(bào)警處理器具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，另外該設(shè)備設(shè)有串行接口，為后期的功能開(kāi)發(fā)預(yù)留了通信接口。目前在南京地鐵控制中心運(yùn)行良好，在多次應(yīng)急事故處理中發(fā)揮了作用。相信，隨著地鐵線路的不斷發(fā)展，各城市的控制中心集中監(jiān)管的地鐵線路越來(lái)越多，對(duì)緊急情況的集中管控越來(lái)越重視，因此該設(shè)備將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。