基于STC12C5A60S2的火災報警控制盤設計

摘要：本文介紹了一種火災報警控制盤設計方法。本控制盤采用STC12C5A60S2 單片機為主控芯片，可根據(jù)火災報警控制系統(tǒng)要監(jiān)控的設備節(jié)點的數(shù)量方便進行配置和擴展。

引言

　　火災報警系統(tǒng)能夠在火災初期，將燃燒產生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂膱缶刂破?，并同時顯示出火災發(fā)生的部位，記錄火災發(fā)生的時間。一般火災自動報警系統(tǒng)包含消防報警主機、感煙探測器、感溫探測器、紅外探測器、火焰探測器、手報按鈕、消火栓按鈕、輸入模塊、輸出模塊、聲光報警器等設備^[1] 。

　　現(xiàn)有的火災報警控制系統(tǒng)，通常將火災報警控制盤與中心的火災報警控制器消防主機做在同一個機柜上，即系統(tǒng)中要控制的節(jié)點設備是固定的，這樣不利于繼續(xù)增加系統(tǒng)控制設備節(jié)點。為了解決該問題，根據(jù)火災自動報警控制系統(tǒng)要控制的設備的數(shù)量，設計一套火災報警控制盤系統(tǒng)。

1 火災報警控制盤系統(tǒng)設計

　　火災報警控制盤系統(tǒng)主要由火災報警主控制盤和從控制盤。主控制盤與從控制盤通過CAN總線相互連接^[2] 。主控制盤與火災報警控制器消防主機通過RS232總線相互連接，將報警控制鍵盤系統(tǒng)采集到的按鍵信息發(fā)送給消防主機消防主機再根據(jù)按鍵信息控制對應的設備的開和關。主控制盤作為從控制盤與消防主機的中介，負責協(xié)助從控制盤與消防主機通信?；馂膱缶刂票P的系統(tǒng)的組成如圖1所示。

　　火災報警控制盤系統(tǒng)中傳輸?shù)男畔⒅饕邪存I信息和LED燈顯示的信息。設置一個按鍵對應兩個LED燈，兩個LED的亮滅狀態(tài)分別表示請求指示燈和受控設備的開關狀態(tài)指示燈。按鍵與LED燈的顯示方案為：當按鍵按下時，點亮請求指示燈，等待應答，若收到應答，則設置改變受控設備的開關狀態(tài)指示燈，若沒收到應答，則按鍵對應的請求指示燈和受控設備開關狀態(tài)指示燈不動作。

2 火災報警控制盤硬件電路設計

　　火災報警主控制盤和從控制盤的軟件不一樣，在硬件方面上有很多相似的地方。主控制盤有串口通信功能，而從控制盤沒有，在電路設計方面，設計從控制盤與主控制盤的硬件電路一樣，只是從控制盤上的串口通信部分電路不用焊接上去。主和控制盤硬件組成主要有單片機最小系統(tǒng)電路、按鍵模塊電路、LED顯示模塊電路、CAN通信模塊電路、串口通信模塊電路(從控制盤上這部分電路不焊接)，如圖2所示。

2.1 單片機最小系統(tǒng)

　　主和從控制盤MCU采用STC12C5A60S2。STC12C5A60S2是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。STC12C5A60S2的最小系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路和P0的上拉電路組成。如圖3所示。

2.2 按鍵模塊電路

　　主和從控制盤上的按鍵硬件設計采用ZLG7290這款芯片實現(xiàn)。ZLG7290采用I2C總線接口，與微控制器的連接僅需兩根信號線，即只需要用到2個IO口，而且硬件電路比較簡單，同時可以驅動8位共陰數(shù)碼管或64只獨立LED、64只獨立按鍵，并可提供自動消除抖動、連擊鍵計數(shù)等功能^[3] 。按鍵電路中只使用了6行8列的按鍵，即48個按鍵。如圖4所示。

2.3 LED燈顯示電路

　　LED燈的數(shù)量根據(jù)按鍵的數(shù)量進行確認，因為有48個按鍵，這里讓2個LED燈對應一個按鍵，這兩個LED燈的作用分別為做設備請求狀態(tài)顯示和設備開關狀態(tài)顯示，所以需要有96個LED。LED燈的顯示使用動態(tài)掃描方式，采用2片移位寄存器74HC595串聯(lián)輸出12位并行信號作為8*12LED點陣段輸出，采用4-16譯碼器74HC154提供16個互斥的低有效輸出作為LED點陣的位輸出^[4] 。如圖5所示。