基于STC12C5A60S2的火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了一種火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)設(shè)計(jì)方法。本控制盤(pán)采用STC12C5A60S2 單片機(jī)為主控芯片，可根據(jù)火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)要監(jiān)控的設(shè)備節(jié)點(diǎn)的數(shù)量方便進(jìn)行配置和擴(kuò)展。

引言

　　火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過(guò)感溫、感煙和感光等火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。一般火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)包含消防報(bào)警主機(jī)、感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、紅外探測(cè)器、火焰探測(cè)器、手報(bào)按鈕、消火栓按鈕、輸入模塊、輸出模塊、聲光報(bào)警器等設(shè)備^[1] 。

　　現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，通常將火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)與中心的火災(zāi)報(bào)警控制器消防主機(jī)做在同一個(gè)機(jī)柜上，即系統(tǒng)中要控制的節(jié)點(diǎn)設(shè)備是固定的，這樣不利于繼續(xù)增加系統(tǒng)控制設(shè)備節(jié)點(diǎn)。為了解決該問(wèn)題，根據(jù)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)要控制的設(shè)備的數(shù)量，設(shè)計(jì)一套火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)系統(tǒng)。

1 火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)系統(tǒng)主要由火災(zāi)報(bào)警主控制盤(pán)和從控制盤(pán)。主控制盤(pán)與從控制盤(pán)通過(guò)CAN總線(xiàn)相互連接^[2] 。主控制盤(pán)與火災(zāi)報(bào)警控制器消防主機(jī)通過(guò)RS232總線(xiàn)相互連接，將報(bào)警控制鍵盤(pán)系統(tǒng)采集到的按鍵信息發(fā)送給消防主機(jī)消防主機(jī)再根據(jù)按鍵信息控制對(duì)應(yīng)的設(shè)備的開(kāi)和關(guān)。主控制盤(pán)作為從控制盤(pán)與消防主機(jī)的中介，負(fù)責(zé)協(xié)助從控制盤(pán)與消防主機(jī)通信?；馂?zāi)報(bào)警控制盤(pán)的系統(tǒng)的組成如圖1所示。

　　火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)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(shè)置一個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)兩個(gè)LED燈，兩個(gè)LED的亮滅狀態(tài)分別表示請(qǐng)求指示燈和受控設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示燈。按鍵與LED燈的顯示方案為：當(dāng)按鍵按下時(shí)，點(diǎn)亮請(qǐng)求指示燈，等待應(yīng)答，若收到應(yīng)答，則設(shè)置改變受控設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示燈，若沒(méi)收到應(yīng)答，則按鍵對(duì)應(yīng)的請(qǐng)求指示燈和受控設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示燈不動(dòng)作。

2 火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)硬件電路設(shè)計(jì)

　　火災(zāi)報(bào)警主控制盤(pán)和從控制盤(pán)的軟件不一樣，在硬件方面上有很多相似的地方。主控制盤(pán)有串口通信功能，而從控制盤(pán)沒(méi)有，在電路設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)從控制盤(pán)與主控制盤(pán)的硬件電路一樣，只是從控制盤(pán)上的串口通信部分電路不用焊接上去。主和控制盤(pán)硬件組成主要有單片機(jī)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(pán)上這部分電路不焊接)，如圖2所示。

2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　主和從控制盤(pán)MCU采用STC12C5A60S2。STC12C5A60S2是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，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(shí)鐘電路、復(fù)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(pán)上的按鍵硬件設(shè)計(jì)采用ZLG7290這款芯片實(shí)現(xiàn)。ZLG7290采用I2C總線(xiàn)接口，與微控制器的連接僅需兩根信號(hào)線(xiàn)，即只需要用到2個(gè)IO口，而且硬件電路比較簡(jiǎn)單，同時(shí)可以驅(qū)動(dòng)8位共陰數(shù)碼管或64只獨(dú)立LED、64只獨(dú)立按鍵，并可提供自動(dòng)消除抖動(dòng)、連擊鍵計(jì)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(gè)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(jìn)行確認(rèn)，因?yàn)橛?8個(gè)按鍵，這里讓2個(gè)LED燈對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，這兩個(gè)LED燈的作用分別為做設(shè)備請(qǐng)求狀態(tài)顯示和設(shè)備開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示，所以需要有96個(gè)LED。LED燈的顯示使用動(dòng)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(hào)作為8*12LED點(diǎn)陣段輸出，采用4-16譯碼器74HC154提供16個(gè)互斥的低有效輸出作為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣的位輸出^[4] 。如圖5所示。