多路自動報警控制系統(tǒng)設(shè)計方案

1、多路自動報警 /控制系統(tǒng)的設(shè)計（ 1 引言 2 正文“原理，設(shè)計，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。同時隨著高性價比、嵌入 式微控制器的廣泛應(yīng)用，作為智能大廈自動化系統(tǒng)一部分的火災(zāi)報警 / 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)字計算和數(shù)字通信能力，由過去 的控制室設(shè)備來完成的功

2、能下載到智能化的現(xiàn)場設(shè)備來完成，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)場的報警 / 控制裝置到主控制臺的多路的 自動打鈴報警系統(tǒng)，在這里有必要介紹一下單片機(jī)。單片機(jī)是單片微型計算機(jī)的簡稱，它 是把組成微型計算機(jī)的各功能部件：中央處理器CPU隨機(jī)存取存儲器RAM I/O接口電 路、定時器 /計數(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)成一個完整的微型 計算機(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)歷了四個階段： 第一階段：（ 1971-1974 年）： 1971 年 11 月美國 intel 公司首先設(shè)計成集成

3、度為 2000只晶體管/片的微處理器intel4004 ，并且配有隨機(jī)存取存儲器RAM只讀存儲器ROM 和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺MCS-4微型計算機(jī)。1972年4月in tel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）：初級單片機(jī)階段。以in tel公司的MCS-48為代表。這 個系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU并行I/O 口、8位定時器/計數(shù)器，尋址范圍不大于 4K,且無串行口。 第三階段：（ 1978-1983 年）

4、：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，有多級中斷處理系統(tǒng)、16位定時器/計數(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， MOTOROL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-)

5、: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 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 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 在一個應(yīng)用系統(tǒng)中 , 只使用一個單片機(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 , 水閘自動控制 ,電鍍生產(chǎn)線自動控制 ,氣輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng) ,機(jī)器人 軸處理器等 . (

6、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 . (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)計中由于采用了單片機(jī) , 取代 了近千個機(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 . 在計算機(jī)系統(tǒng) ,特別是

7、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) .例如一個加工中心的計算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外, 還要控制對刀系統(tǒng) , 坐 標(biāo)指示,刀庫管理 ,狀態(tài)監(jiān)視 ,伺服驅(qū)動等機(jī)

8、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 各種測控子級系統(tǒng) 在該多路自動報警/控制系統(tǒng)中，主要采用了單片機(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)具有較高的性價比，故采用8051作為主要部件 設(shè)計原理： 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

9、 1所示，它由三個層次構(gòu)成，各種探測器、控制模塊、編 碼模塊和手報按鈕等處于現(xiàn)場控制底層，和各個區(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)報警、LD顯示器顯示警報來源等功能操作，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，以實(shí)現(xiàn)雙重管理和監(jiān)控，作到及 時傳送火災(zāi)及竊案發(fā)生地點(diǎn)信息，起到快速反應(yīng)的功能。 接打鈴和顯示裝置 主控制器 圖1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 2硬件設(shè)計: 3 軟件設(shè)計

10、主機(jī)程序： ORG 0100H AJMP GO GO: CLR P2.1 。警報復(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 ；正常，地址加一，繼續(xù) ；查到 31 號機(jī)后跳到 ；讀警報復(fù)位按鈕， 。拉響警鈴 ；用十

11、進(jìn)制顯示 62H NORMAL:INC R2 DJNZ R5,START LJMP GO ALARM:JB P2.1,NORMAL 轉(zhuǎn)為正常 SETB P2.3 DISPLAY:MOV A,62H ANL A,#0F0H SWAP A MOV B,#10H MUL AB MOV R6,A MOV A,#62H ANL A,#0FH 0 號機(jī) 如為高電平，則消除警報， 中的地址 ADD A,R6 MOV R6,A ANL A,#0F0H SWAP A MOV P1,A SETB P1.4 MOV A,R6 ANL A,#0FH MOV P1,A SETB P1.5 CLR P1 LJMP ALA

12、RM ；不停地報警直到有復(fù)位按鈕按下 MCOM: MOV TOMD,#20H ；初始化 T1 為定時器方式，模式 2 MOV TL1,#0F3H ；置計數(shù)器常數(shù) MOV TH1,#0F3H SETB TR1 ；啟動計時器 T1 MOV PCON, #80H ；SMOD=1 MOV SCON,#0D8H ；串行口方式 3，允許接收， TB8=1 TX_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 P2.0 ；令 SN75176B 呈接收狀態(tài) RX_REPLY:J

13、BC 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,A LOOP2:JNB TI,LOOP2 CLR TI SJMP TX_ADDR TX_COMD:CLR TB8 ；地址符合，給 TB8 置 0 ， MOV A,R3 ； R3 內(nèi)容為控制代碼 SETB P2.0 MOV SBUF,A ；送命令 LOOP3:JNB TI,LOOP3 CLR TI 準(zhǔn)備送命令

14、CLR P2.0 RX_STATE: JBC RI,IF_RIGHT ；準(zhǔn)備接收從機(jī)狀態(tài)字節(jié) SJMP RX_STATE IF_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 COMEBACK GO_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,A WAIT1:JBC TI,TX_DATA SJMP WAIT1 TX_DATA: MOV A,R0 M

15、OV SBUF,A WAIT2:JNB TI,W AIT2 CLR TI INC R0 DJNZ R4,TX_DATA RET RECEIVE:CLR P2.0 JNB ACC.1,COMEBACK RX_BYTES:JNB RI,RX_BYTES MOV A,SBUF MOV R4,A MOV R1,A INC R1 RX_DATA:JNB RI,RX_DATA CLR RI SN75176B 呈接收狀態(tài) ；從機(jī)未準(zhǔn)備就緒跳重新聯(lián)絡(luò) ；接收數(shù)據(jù)塊長度 ;數(shù)據(jù)塊長度存 R4，用以計數(shù) ；數(shù)據(jù)塊長度保存在 60H 中 指向存儲數(shù)據(jù)地址 ;準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù) MOV A,SBUF MOV R1,A;存放

16、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： 該多路自動報警 /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 動裝置作為外部事物輸入設(shè)備，用打鈴及 LED 來提示報警和顯示警報來源。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)，保證了信號遠(yuǎn)距離的可靠傳輸，可完成對多 區(qū)域遠(yuǎn)距離的監(jiān)控報警與消防控制，適用于多點(diǎn)測量系統(tǒng)，具有很好的通用性和實(shí)用性。 作為一個在安全管理中十分重要的系統(tǒng)，該多路自動報

17、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)異常情況時及時地打鈴報警又能在受干擾的環(huán)境下盡可能的不謊報。 該系統(tǒng) 實(shí)時性強(qiáng)，即控制響應(yīng)（包括命令響應(yīng)、報警響應(yīng)等）的速度快，能實(shí)時地跟蹤現(xiàn) 場情況并對發(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)計時本 著生產(chǎn)成本與設(shè)備靈活、電路簡潔的設(shè)計原則，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

18、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)備來完成。從這個角度來看，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)域一個新時代的開始，它也成為多路自動報警/ 控制系統(tǒng) 今后發(fā)展的方向。 綜合看來，該多路自動報警 / 控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景十分廣闊，必將憑借其廉價、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 /譯碼器件在報警 / 控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 計算機(jī)應(yīng)用研究， 1998（5） 3 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.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