基于SPCE061A的智能建筑消防監(jiān)控系統(tǒng)設計

0 引 言
    隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)應用以及智能建筑的普及，利用網(wǎng)絡構(gòu)建智能建筑的智能型消防監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為迫切需要。監(jiān)控網(wǎng)絡通過公用業(yè)務電話網(wǎng)，對城市火災自動報警系統(tǒng)進行遠程數(shù)據(jù)采集和處理的管理，具有高可靠性、分散控制、集中監(jiān)視和管理的功能。而這一系統(tǒng)運行的核心基礎(chǔ)是分布在智能建筑內(nèi)部各個部位的消防數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)可對某一區(qū)域的消防報警消息進行采集并及時將報警信息通過PC機發(fā)送到消防網(wǎng)絡，因而是消防報警系統(tǒng)走向監(jiān)控網(wǎng)絡化的橋梁。本系統(tǒng)以SPCE061A微處理器為核心，采用模塊化和智能式的分布系統(tǒng)技術(shù)設計消防報警監(jiān)控系統(tǒng)。

1 SPCE061A微處理器簡介
    SPCE061A微處理器是凌陽科技公司所生產(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；時鐘：0．32～49．152 MHz；內(nèi)置2 KBSRAM和32 KB FLASH；2個16位可編程定時器／計數(shù)器(可自動預置初始計數(shù)值)；2個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個中斷源可來自定時器A／B時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；中斷系統(tǒng)支持10個中斷向量及10余個中斷源，具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(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)提供具有較高運算速度的16位×16位乘法運算指令和內(nèi)積運算指令，為其應用增添了DSP功能。
    SPCE061A具有很高的計算速度，這對于實時操作系統(tǒng)是極為重要的。對于SPCE061A，傳統(tǒng)的微處理器硬件和軟件的開發(fā)已被簡化，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，可直接通過網(wǎng)絡實現(xiàn)監(jiān)控；具備UART接口，可使各種串行設備快速進行網(wǎng)絡連接。SPCE061A微處理器的軟件開發(fā)平臺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)動函數(shù)庫。 

2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設計
    SPCE06lA微處理器模塊作為消防火警控制器，以及火警探測器、鍵盤控制板、液晶顯示模塊、DI／DO和PC機。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，進行網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存，是整個系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)主要由SPCE061A微處理器、RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片和復位電路組成。系統(tǒng)以22．1 MHz的晶振頻率運行，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是與火警探測器通信，以獲取火警信息，從而控制從報警系統(tǒng)?？刂破髂K具有一定的故障檢測和處理能力，火警探測器掛接在UART總線上。該總線連入SPCE061A的串行口UART，最多可掛接256個火警探測器?？刂破鲗鹁畔⑦M行集中處理后，通過UART總線由SPCE061A將這些信息傳至PC，或由PC來查詢。PC機在獲取控制器上的報警信息后，按一定的協(xié)議格式對報警信息進行包裝，并將之傳送到消防網(wǎng)絡上。在連接PC機的UART總線上可接入256個消防火警控制器。這樣形成一個樹形的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，以此構(gòu)成監(jiān)控火警信息的局域網(wǎng)，而PC機在這里的作用相當于一個網(wǎng)關(guān)，把報警信息傳送到外部網(wǎng)絡上。在這里，控制器的以太網(wǎng)接口也可用來和PC進行通信，以擴展系統(tǒng)功能。鍵盤控制板用來設置系統(tǒng)參數(shù)，包括本模塊的ID號、時間參數(shù)、系統(tǒng)運行模式等各種信息。液晶顯示模塊顯示系統(tǒng)時間及火警地址編號。DI／DO控制蜂鳴器及其他設備。

3 系統(tǒng)工作原理
    系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

    系統(tǒng)有兩種類型的網(wǎng)絡節(jié)點：一種是與PC進行通信的火警控制器節(jié)點；另一種是火警控制器與探測器進行通信的探測器節(jié)點。傳輸協(xié)議采用規(guī)范化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，設有BBC校驗位，且采用軟件容錯技術(shù)。管理軟件設有容錯陷阱，有效地消除隨機干擾引起的“死機”或“誤報”現(xiàn)象。主機為PC機，其網(wǎng)絡ID號為0，每個上消防火警控制器都有1個惟一的大于0的ID號。當主機與控制器通信采用標準的協(xié)議格式，它所發(fā)的信息幀中攜有目的控制器的ID號。如果目的控制器的ID號為0，則為廣播信息。每個控制器都要接收，否則只有和目的控制器的ID號相同的控制器才接收該幀并對幀格式和CRC檢驗和進行判斷。消防火警通過串口C偵聽火警探測器所發(fā)出的報警信息。如果該信息與上一次所發(fā)的信息相同，則將該條信息過濾，否則將報警信息存入控制器中數(shù)據(jù)庫的尾部。在火災報警時，火警探測器的報警信息中攜有火警地址編號和時間信息，而在自動故障報警時，報警信息由故障地址編號和故障等級信息組成?？刂破饔袃煞N運行模式：模式1是雙向運行，收到報警信息時立即將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給PC機；模式2是單向運行，收到報警信息后首先在控制器的數(shù)據(jù)庫中保存該條信息。當PC機來查詢火警信息時才發(fā)送給PC機。PC機由后臺的基于WinSock的網(wǎng)絡程序?qū)⒒鹁畔⑼獠肯谰W(wǎng)絡。

4結(jié) 語
    采用了高性能的微處理器SPCE061A為核心實現(xiàn)了一種智能建筑的網(wǎng)絡化消防報警監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過實際測試，該系統(tǒng)具有較強的網(wǎng)絡通信能力、高實時性、通信快速可靠的特點，具有很高的實用價值。