智能集群控制消防应急指示灯的设计方案

　　RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性、较长的传输距离和多站能力等优点。在构建通信网络时，采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点引出的线应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低；同时应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点会发生信号的反射。

　　此外要根据通信距离和功耗选择在两终端之间加终端电阻或电阻电容完成总线匹配，通常双绞线特性阻抗约在100Ω 到130Ω 之间。

　　RS485 标准并未对总线上允许连接的收发器数量作出规定，但规定了最大总线负载为32 个，网络节点数与所选RS485 芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关，每单位负载阻抗约12KΩ，为扩展总线节点数，可将输入电阻增加至48KΩ 以上，节点数就可128 个，96KΩ 的输入电阻允许节点数位256 点，SP485R 标称最大值为400 点，实际中，因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同，实际节点数达不到理论值。通常推荐节点数按RS485 芯片额定最大值的70%选取。

　　STC89C52RC 与MAX485 接口电路如图5 所示。

图5 STC89C52RC 与MAX485 接口电路。

　　2.4 其他外围电路

　　声音模块选用National Semiconductor 公司的LM386 低压音频功放模块，该模块是专门为低压应用而设计的，功放增益在内部设定为20,可在外部管脚连接电阻电容提高增益，增益范围为20~200.

　　LED 指示灯利用定时器产生的PWM 信号进行2级亮度控制，当发生火警时调为高亮。在设计中使用PWM 调光是基于LED 的一个基本性质：发射光的特性随着平均驱动电流而偏移。对于单色LED 来说，其主波长会改变，对白色LED 来说其相关颜色温度（CCT）会改变。对于人眼来说，很难察觉到红、绿、蓝在LED 中几纳米波长的变化，特别是当光强也在变化的时候；但是当白光的颜色温度变化时很容易检测的。PWM 调光信号的频率必须大于100Hz,否则可能出现闪烁或抖动。

　　拨码开关SW-DIP5 的作用是通过断开和接通各位以调节相应P0 口的高低电平来确定各终端的地址，以方便在服务器上识别终端位置。

　　此外系统外接一DS18B20 温度传感器，除了可以接受服务器传来的火警信息之外，还可以自行检测周围温度，在程序中设定温度上限值，当超过这一限定值时可以自行报警。

　　3 系统软件设计

图6 程序流程图。

　　软件开发环境采用的是uVison2,uVison2 是Keil公司关于8051 系列MCU 的开发工具，可以用来编译C 源码、汇编源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX 文件、调试目标程序等。为了方便程序调试和提高可靠性，软件采用模块化结构设计，主要由初始化程序、主程序、子程序、中断服务程序等组成。单片机上电后即开始循环执行与服务器通信的程序，采集服务器的数据信息，当发生火警时根据服务器提供的险情发生的终端位置，决定将相应的指示灯打开并高亮显示，同时打开语音模块提示。主程序流程如图6 所示。

4 智能消防应急逃生指示与维护系统操作平台

　　1） 硬件环境。

　　a） CPU:P4 同类档次或更高档次以上；

　　b） 内存：1G 以上内存；

　　c） 硬盘空间：160G以上均可；

　　d） 显示器：VGA 或更高分辨率，建议分辨率为1024x768 像素。

　　2） 软件环境。

　　a） 服务器端操作系统：WindowsXP/Vista;

　　b） 服务器端软件平台：Mircosoft.NET Framework.

　　3） 服务器软件描述

　　该服务器端软件采用基于Mircosoft.NET Framework 的c#语言编写，利用。NET 平台的强大的控件库，编写了人机交互良好的操作界面，并利用其serialPort控件，实现与485 总线上的终端之间的通信。该服务器端软件主要功能是：图形化操作界面，操作简单；图形化设备数据编辑、修改、删除；多种形式实时显示终端设备状态；根据终端的接入信息自动生成设备数据；自动生成年检、月检报表。

　　5 测试结果与结论

　　根据电路原理图搭建硬件电路并用万用表检查线路连接是否有短路的地方，在连线正确的前提下进行硬件功能调试。通电后用示波器检测单片机的ALE 管脚，观察输出地波形为2MHZ 的方波，说明单片机工作正常。通信测试是本设计最重要的测试部分，通信采用RS485 通信程序，测试仪与上位机的通信采用RS485 协议。串口参数为：波特率9600,数据位8 位，1 个校验位，1 个停止位。其数据格式如表1 所示。

表1 串口通信数据格式

　　由于RS485 总线协议与RS232 串口协议只是接口电平上有区别，其软件编程完全按照串口通信协议进行，此处不再详述。该系统设计程序在PCB 板上下载调试通过，当模拟火灾信号的标志位置位或温感采集的信号超过上限值时，喇叭与指示灯迅速响应，同时将火灾报警信息上传给上位机，然后上位机再将火灾信息传递给其他联网终端，以便实时指导人群迅速逃离火灾现场。

　　现代化城市不断高速发展，对于火灾报警系统的要求也越来越高。智能化城市火灾报警系统已并非传统意义上简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。随着科学技术的不断进步，智能集群控制火灾报警系统必将得到更快的发展。