【正文】 譯文：一種新的可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)泛王偉信息工程學(xué)院山東濟(jì)南交通大學(xué)摘要：解決目前的問題，可燃?xì)怏w報(bào)警領(lǐng)域。結(jié)合總線RS 485和總線CAN系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。主要介紹mcp2515的特點(diǎn)。硬件和軟件設(shè)計(jì)的主要控制器和/ 485轉(zhuǎn)換器是在描述細(xì)節(jié)。最后，一些重點(diǎn)是特別強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)。KeywordsCAN。MCP2515。cCAN/ 485,轉(zhuǎn)換器,AVR。HMI一、引言目前,石油化工企業(yè)、百貨、住宅等,均要求對(duì)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)。國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。雖然有許多可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)在市場(chǎng)上,他們中的大多數(shù)都有非常高的錯(cuò)誤信息和低性能。分離技術(shù)的可燃?xì)怏w報(bào)警器是相當(dāng)成熟,但它仍然不能滿足系統(tǒng)的要求,具有多個(gè)節(jié)點(diǎn)和廣泛的報(bào)道?，F(xiàn)在大多數(shù)Bustype可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)是基于RS485這并不是很穩(wěn)定,不能容納更多的探測(cè)器節(jié)點(diǎn)。只有采用CAN總線模式、理論價(jià)值的在線檢測(cè)節(jié)點(diǎn)也只是大約有100。在本文中,這一計(jì)劃是主控制器+CAN/ 485轉(zhuǎn)換器+燃?xì)馓綔y(cè)器。節(jié)點(diǎn)能力達(dá)數(shù)千。系統(tǒng)的穩(wěn)定和實(shí)時(shí)性能得到很大提高,結(jié)合(觸摸屏),整機(jī)系統(tǒng)的操作更容易。到現(xiàn)在為止在中國尚未報(bào)道氣體報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)這項(xiàng)計(jì)劃，它是連接的重要發(fā)展方向，具有廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景。二、系統(tǒng)的原理和功能系統(tǒng)原理 該系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)描述如圖1?？扇?xì)怏w探測(cè)器瓦斯?jié)舛葯z測(cè)和過程,然后反應(yīng)CAN/ 485轉(zhuǎn)換器的需求來傳輸數(shù)據(jù)基于RS485 到CAN/ 485轉(zhuǎn)換器。根據(jù)CAN總線，將CAN/ 485轉(zhuǎn)換器整理數(shù)據(jù),并傳送到主控制器,。主控制電路的主要功能是瓦斯?jié)舛确治?、顯示信息和聲光報(bào)警聯(lián)動(dòng)和控制相關(guān)模塊。根據(jù)不同的核心價(jià)值也回應(yīng)并實(shí)施相應(yīng)觸摸屏功能。圖2是主要的控制器的結(jié)構(gòu)。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能 根據(jù)圖1描述，整個(gè)系統(tǒng)包括三個(gè)層次的一部分。主控制器與CAN/485基于CAN總線和CAN/485控制器的氣體探測(cè)器和聯(lián)動(dòng)模塊基于RS485總線通信控制器進(jìn)行通信。設(shè)計(jì)CAN/485轉(zhuǎn)換器的最大數(shù)量為32，根據(jù)每個(gè)CAN/485轉(zhuǎn)換器，它可以有33個(gè)氣體探測(cè)器或聯(lián)動(dòng)模塊。采用這種結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)確保穩(wěn)定，有能力達(dá)到1024的探測(cè)器,該系統(tǒng)能夠滿足絕大多數(shù)客戶的要求。 氣體檢測(cè)傳感器檢測(cè)氣體濃度，并切換到0V5V的電壓信號(hào)。然后探測(cè)器分析和處理數(shù)據(jù)，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。探測(cè)器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的CAN/485轉(zhuǎn)換器基于RS485總線。實(shí)現(xiàn)調(diào)零，校準(zhǔn)等功能，解決修改等。繼電器聯(lián)動(dòng)模塊控制天然氣管道打開和關(guān)閉閥門或排氣扇聯(lián)動(dòng)模塊設(shè)置為連接探測(cè)器和探測(cè)器敲響了警鐘，從而及時(shí)避免了事故的發(fā)生。圖2 主控制器結(jié)構(gòu)圖CAN/485轉(zhuǎn)換ATMEGA16單片機(jī)作為微控制器的選擇。從氣體探測(cè)器，聯(lián)動(dòng)模塊接收數(shù)據(jù)，并與基于CAN總線的主控制器通信。它還必須完成的功能，如響應(yīng)和分析，主控制器的命令，轉(zhuǎn)移到氣體探測(cè)器和聯(lián)動(dòng)模塊的命令來完成特定的任務(wù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主控制器是最重要和最困難的部分。其結(jié)構(gòu)表明為圖2。一方面，濃度實(shí)時(shí)信息顯示。另一方面，響應(yīng)觸摸屏來實(shí)現(xiàn)查詢功能，設(shè)置等功能主要包括主控制器CAN通信模塊，人機(jī)界面，打印機(jī)模塊，內(nèi)存的模塊，報(bào)警模塊。這是又容易又有吸引力的程序設(shè)計(jì)和復(fù)雜的接口容易實(shí)現(xiàn)。UP A16PZ與ATMEGA128基于并口連接的微型打印機(jī)，可以打印歷史的驚人記錄，故障記錄，關(guān)閉和打開記錄。主控制器擴(kuò)展了32KB的E2PROM記錄歷史、系統(tǒng)參數(shù)和32KB SDRAM記錄實(shí)時(shí)濃度信息。電源模塊的功能是轉(zhuǎn)換電壓和檢測(cè)商用電源，備用電源和充電狀態(tài)。 氣體報(bào)警SYSTEM硬件設(shè)計(jì)主控制器主控電路主要包括兩部分：電源電路，微控制器和各種I / O模塊。電源電路主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：基于LM2575開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換成24V至5V電源監(jiān)控。使用脈沖的方法來檢測(cè)商用電源，備用電源和充電狀態(tài)。 設(shè)計(jì)各種I/O模塊是另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。示意圖顯示圖如圖3所示。ATmega128是以8位單片機(jī)低功耗作為微控制器，它采用精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)。它包含128KB閃存，TWI，SPI和JTAG接口（用于仿真調(diào)試和下載程序）。ATmega128的特點(diǎn)設(shè)計(jì)滿足主控制器的需求。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量和歷史數(shù)據(jù)量是非常大的，所以FM24C256(32 K E2PROM)和SD2200EPI(時(shí)鐘芯片以32 KB SDRAM)通過TWI總線擴(kuò)展。FM24C256由Ramtron公司制造，有產(chǎn)品的特點(diǎn)。例如：它可以讀取和寫入10億次，很長(zhǎng)一段時(shí)間的記錄數(shù)據(jù)，其讀寫速度與常見的E2PROM相比要快得多。SD2200EPI是32KB SDRAM的工業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。SD2200EPI SDRAM記錄提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘。圖3 主控制電路MCP2515是由美國微星科技有限公司生產(chǎn)被當(dāng)做CAN控制器選擇的。MCP2515的是一個(gè)完整的控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）。它是能夠發(fā)送和接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展的消息。這也是雙方驗(yàn)收濾波和信息管理能力。它包括三個(gè)發(fā)送緩沖器和兩個(gè)接收緩沖器，減少所需的微控制器管理的金額。MCU的通訊是通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率且高達(dá)5 Mb / s的實(shí)施串行外設(shè)接口。用作總線收發(fā)器82C為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，靜噪抑制，磁珠和雷電災(zāi)害防護(hù)裝置的電路。 考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求很高，MAX705，一種低成本，用于監(jiān)控電路系統(tǒng)復(fù)位。通過USART1的智能終端連接到彩色液晶顯示終端連接到MCU的。它提供了漢語分詞和觸摸屏功能。點(diǎn)，線，圓，長(zhǎng)方形，格子和其他復(fù)雜的圖形可以很容易地通過簡(jiǎn)單的指令被設(shè)計(jì)出來。該終端還提供了圖形記憶存儲(chǔ)固定的圖片和BMP圖像存儲(chǔ)開機(jī)畫面。觸摸屏顯示的分辨率是1024 * 1024。 打印機(jī)的使能信號(hào)，故障指示燈，報(bào)警燈，經(jīng)GAL16V8解碼。GAL是一個(gè)新型的電可擦除和可編程PLD器件。使用GAL，控制變得更加容易和程序的安全性能變得更好。打印機(jī)和所有指示燈和幾個(gè)控制信號(hào)的輸出信號(hào)通過并行總線相結(jié)合74AHC573延長(zhǎng)。通過并行總線相結(jié)合74AHC245來實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)。 LM246是用來給三個(gè)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警電路是圖4。圖4 報(bào)警示意圖CAN/485轉(zhuǎn)換器 ATmega16單片機(jī)被選擇作為轉(zhuǎn)換器的核心，它具有較高的性能價(jià)格比，并具有16KB閃存，256字節(jié)的E2PROM，1KB的RAM，因此它非常適合用于CAN/485轉(zhuǎn)換。 它主要是用來轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式之間的CAN和RS 485。該電路主要包括CAN與部分RS 485。CAN部分類似于在主控制器顯示圖如圖3。 RS485總線部分顯示圖如圖5。低功耗和高性能價(jià)格比芯片SN65HVD3082用作RS485收發(fā)器。其特點(diǎn)表現(xiàn)如下：1）達(dá)到或超過TIA/EIA485A標(biāo)準(zhǔn)的要求。2）低靜態(tài)功率： nA的關(guān)斷模式。3）1/8單位負(fù)載高達(dá)256總線上的節(jié)點(diǎn)。 為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，6N137用于分離電路、磁珠和雷電災(zāi)害防護(hù)裝置的電路。圖5 RS485示意圖四、軟件設(shè)計(jì) 主控制器的程序流的軟件設(shè)計(jì)描述如圖6。微控制器和其它芯片進(jìn)入主循環(huán)程序運(yùn)行之前，必須初始化和啟動(dòng)界面顯示