基于SPCE061A的智能建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 SPCE061A微處理器簡(jiǎn)介
SPCE061A微處理器是凌陽(yáng)科技公司所生產(chǎn)的16位μ'nSPTM微處理器，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)。主要參數(shù)有：工作電壓(CPU)VDD為2．4～3．6 V，(I／O)VDDH為2．4～5．5 V；時(shí)鐘：0．32～49．152 MHz；內(nèi)置2 KBSRAM和32 KB FLASH；2個(gè)16位可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；2個(gè)10位DAC(數(shù)／模轉(zhuǎn)換)輸出通道；32位I／O位通用可編程輸入／輸出端口；14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A／B時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒；中斷系統(tǒng)支持10個(gè)中斷向量及10余個(gè)中斷源，具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(cè)(LVD)功能，內(nèi)置在線仿真電路ICE(In-Circuit Emu-lator)接口，具有保密能力，具有Watch Dog功能，μ'nSPTM的指令系統(tǒng)提供具有較高運(yùn)算速度的16位×16位乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用增添了DSP功能。
SPCE061A具有很高的計(jì)算速度，這對(duì)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是極為重要的。對(duì)于SPCE061A，傳統(tǒng)的微處理器硬件和軟件的開(kāi)發(fā)已被簡(jiǎn)化，不再需要在線仿真。其SPCE061A大容量FLASH及SRAM，內(nèi)建以太網(wǎng)接口，可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；具備UART接口，可使各種串行設(shè)備快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。SPCE061A微處理器的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)ICE集編程、編譯、鏈接、調(diào)試、下載于一體，并有完善的TCP／IP協(xié)議棧，支持全功能UART通信，配備各種I／O驅(qū)動(dòng)函數(shù)庫(kù)。

2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
SPCE06lA微處理器模塊作為消防火警控制器，以及火警探測(cè)器、鍵盤(pán)控制板、液晶顯示模塊、DI／DO和PC機(jī)。其功能模塊如圖1所示。

消防火警控制器模塊用于監(jiān)視和控制各功能部件，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)主要由SPCE061A微處理器、RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片和復(fù)位電路組成。系統(tǒng)以22．1 MHz的晶振頻率運(yùn)行，工作電壓為5 V，工作電流為140 mA，通信及控制模塊組成框圖如圖2所示。

控制器模塊的主要任務(wù)是與火警探測(cè)器通信，以獲取火警信息，從而控制從報(bào)警系統(tǒng)?？刂破髂K具有一定的故障檢測(cè)和處理能力，火警探測(cè)器掛接在UART總線上。該總線連入SPCE061A的串行口UART，最多可掛接256個(gè)火警探測(cè)器。控制器對(duì)火警信息進(jìn)行集中處理后，通過(guò)UART總線由SPCE061A將這些信息傳至PC，或由PC來(lái)查詢。PC機(jī)在獲取控制器上的報(bào)警信息后，按一定的協(xié)議格式對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡(luò)上。在連接PC機(jī)的UART總線上可接入256個(gè)消防火警控制器。這樣形成一個(gè)樹(shù)形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此構(gòu)成監(jiān)控火警信息的局域網(wǎng)，而PC機(jī)在這里的作用相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)關(guān)，把報(bào)警信息傳送到外部網(wǎng)絡(luò)上。在這里，控制器的以太網(wǎng)接口也可用來(lái)和PC進(jìn)行通信，以擴(kuò)展系統(tǒng)功能。鍵盤(pán)控制板用來(lái)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，包括本模塊的ID號(hào)、時(shí)間參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行模式等各種信息。液晶顯示模塊顯示系統(tǒng)時(shí)間及火警地址編號(hào)。DI／DO控制蜂鳴器及其他設(shè)備。

3 系統(tǒng)工作原理
系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

系統(tǒng)有兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一種是與PC進(jìn)行通信的火警控制器節(jié)點(diǎn)；另一種是火警控制器與探測(cè)器進(jìn)行通信的探測(cè)器節(jié)點(diǎn)。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有BBC校驗(yàn)位，且采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。管理軟件設(shè)有容錯(cuò)陷阱，有效地消除隨機(jī)干擾引起的“死機(jī)”或“誤報(bào)”現(xiàn)象。主機(jī)為PC機(jī)，其網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)為0，每個(gè)上消防火警控制器都有1個(gè)惟一的大于0的ID號(hào)。當(dāng)主機(jī)與控制器通信采用標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議格式，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號(hào)。如果目的控制器的ID號(hào)為0，則為廣播信息。每個(gè)控制器都要接收，否則只有和目的控制器的ID號(hào)相同的控制器才接收該幀并對(duì)幀格式和CRC檢驗(yàn)和進(jìn)行判斷。消防火警通過(guò)串口C偵聽(tīng)火警探測(cè)器所發(fā)出的報(bào)警信息。如果該信息與上一次所發(fā)的信息相同，則將該條信息過(guò)濾，否則將報(bào)警信息存入控制器中數(shù)據(jù)庫(kù)的尾部。在火災(zāi)報(bào)警時(shí)，火警探測(cè)器的報(bào)警信息中攜有火警地址編號(hào)和時(shí)間信息，而在自動(dòng)故障報(bào)警時(shí)，報(bào)警信息由故障地址編號(hào)和故障等級(jí)信息組成。控制器有兩種運(yùn)行模式：模式1是雙向運(yùn)行，收到報(bào)警信息時(shí)立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機(jī)；模式2是單向運(yùn)行，收到報(bào)警信息后首先在控制器的數(shù)據(jù)庫(kù)中保存該條信息。當(dāng)PC機(jī)來(lái)查詢火警信息時(shí)才發(fā)送給PC機(jī)。PC機(jī)由后臺(tái)的基于WinSock的網(wǎng)絡(luò)程序?qū)⒒鹁畔⑼獠肯谰W(wǎng)絡(luò)。

4結(jié) 語(yǔ)
采用了高性能的微處理器SPCE061A為核心實(shí)現(xiàn)了一種智能建筑的網(wǎng)絡(luò)化消防報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力、高實(shí)時(shí)性、通信快速可靠的特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。