基于CAN總線的復(fù)合型火災(zāi)報警探測器設(shè)計方案

摘要： 介紹了一種基于CAN總線的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)的設(shè)計方案， 給出了系統(tǒng)總體設(shè)計和基于感溫感煙復(fù)合式火災(zāi)探測器的火災(zāi)報警控制器的軟硬件設(shè)計原理。該火災(zāi)報警控制系統(tǒng)具有容量大、通信距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸速度快、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。

　　0 引言

　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快發(fā)展， 城市抗御火災(zāi)的綜合實(shí)力也在不斷增強(qiáng)?；馂?zāi)自動探測與報警技術(shù)就是將傳感技術(shù)、通訊技術(shù)和智能化信息處理技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)預(yù)防的一項綜合性技術(shù)， 該技術(shù)具有速度快、實(shí)時性好、可直接與城市119消防中心的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)。其中CAN總線具有高可靠性和適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。CAN總線與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)相結(jié)合， 突破了傳統(tǒng)溫度監(jiān)測的瓶頸， 它可在探測器內(nèi)加進(jìn)MCU， 從而對火災(zāi)特征信號直接進(jìn)行分析和判斷， 并將結(jié)果傳送給控制器。這種高效、數(shù)字、開放的分布式火災(zāi)報警系統(tǒng)是一種很好的復(fù)合型火災(zāi)報警的嘗試。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為管理計算機(jī)和智能節(jié)點(diǎn)組成的CAN總線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖。由圖可見， 該系統(tǒng)由上位監(jiān)控機(jī)、CAN通信適配卡和多個智能節(jié)點(diǎn)組成。采用CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)來將各節(jié)點(diǎn)連接成一個分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)。其中單片機(jī)主要完成現(xiàn)場傳感器的信號采集及對系統(tǒng)計算及信息的處理等； CAN總線控制器主要用于系統(tǒng)的通信； CAN收發(fā)器主要用于增強(qiáng)系統(tǒng)的驅(qū)動能力， 增大通信距離， 提高系統(tǒng)的瞬時抗干擾能力， 保護(hù)總線， 降低射頻干擾（RFI） 等。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時， 可通過上位PC 機(jī)的報警來獲得火災(zāi)發(fā)生的時間及地點(diǎn)， 同時通過119火災(zāi)智能報警器自動與消防指揮中心聯(lián)絡(luò)， 從而實(shí)現(xiàn)無人值守； 另一方面， 可利用消防聯(lián)動控制系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)動控制盤的指令自動啟動消防設(shè)施，以達(dá)到滅火的目的。此外， 上位PC機(jī)還具有系統(tǒng)參數(shù)（如波特率、報文標(biāo)識與屏蔽等） 設(shè)置、監(jiān)視狀態(tài)設(shè)置、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)請求、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)查詢等功能。而各個下位節(jié)點(diǎn)控制器主要是通過CAN 總線接收上位機(jī)的各種操作控制命令和參數(shù)設(shè)定， 實(shí)時采集現(xiàn)場監(jiān)測到的火災(zāi)報警信號等。

　　事實(shí)上， 各個下位智能節(jié)點(diǎn)間也可通過CAN 總線網(wǎng)絡(luò)相互發(fā)起通信， 以進(jìn)行信息交換。

圖1 基于CAN總線的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2 硬件設(shè)計

　　2.1 智能節(jié)點(diǎn)設(shè)計

　　圖2所示是本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。本系統(tǒng)的上位監(jiān)控機(jī)采用抗干擾能力很強(qiáng)的工業(yè)PC機(jī)， 并以TJA1050芯片作為CAN 收發(fā)器， 以SJA1000芯片作為CAN 總線控制器， AT89S52單片機(jī)作為節(jié)點(diǎn)控制器， 同時將其與火災(zāi)傳感器相連。溫度傳感器采集的信號經(jīng)過處理后傳給AD0809芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換， 然后再傳給AT89S52。煙霧傳感器的邏輯信號可直接傳給AT89S52。單片機(jī)可結(jié)合兩路信號進(jìn)行火災(zāi)分級報警處理。SJA1000的TXD和RXD相應(yīng)的連到TJA1050的TXD和RXD。