摘 要：提出了一種利用大容量FLASH存儲(chǔ)器存放樓層地址信息的漢字火災(zāi)樓層顯示器。該設(shè)備通過(guò)解析火警控制器從CAN總線上發(fā)送來(lái)的火警信息，在漢字液晶上動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地顯示火警發(fā)生地點(diǎn)和報(bào)警類(lèi)型。詳細(xì)介紹了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中樓層顯示器的軟硬件組成。 關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警;CAN總線;樓層顯示器;FLASH;漢字液晶 Abstract: A Chinese fire indicator which used a large-capacity FLASH for floor address information is proposed. This device analyses information from fire alarm controller through CAN Bus, and displays occurent fire addresses and alarm types on Chinese LCD module dynamically and in real time. The software and hardware architecture of fire indicator is introduced in detail. Keywords: Fire alarm; CAN Bus; Fire indicator; FLASH; Chinese LCD 1 引言 　　火災(zāi)樓層顯示器作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要組成部分，是一種安裝在樓層或獨(dú)立防火區(qū)中的數(shù)字式火災(zāi)報(bào)警顯示裝置。它通過(guò)報(bào)警總線與火災(zāi)報(bào)警控制器相連，處理并顯示報(bào)警總線上的數(shù)據(jù)?；馂?zāi)樓層顯示器中的內(nèi)置單片機(jī)將接收到的總線信息進(jìn)行判斷、分析和處理，將報(bào)警的探測(cè)器地址編號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的火警地點(diǎn)信息（例如房間號(hào)和房間類(lèi)型等），連同火警類(lèi)型一道通過(guò)液晶顯示出來(lái)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通知失火區(qū)域的人員。 　　目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的火災(zāi)樓層顯示器大都以51單片機(jī)作為MCU。因?yàn)镽OM尋址空間所限，火災(zāi)樓層顯示器大都只能顯示火警所在樓層號(hào)和地址號(hào)，無(wú)法以直觀的漢字信息提示情況各異的具體火警地點(diǎn)。如果將漢字信息通過(guò)總線分發(fā)到各個(gè)樓層顯示器，巨大的通訊量又會(huì)給火警系統(tǒng)總線帶來(lái)沉重負(fù)荷，導(dǎo)致整個(gè)火警系統(tǒng)效率低下，延誤火警上報(bào)時(shí)機(jī)。本文提出了一種基于CAN總線的大容量漢字火災(zāi)樓層顯示器，很好的解決了上述問(wèn)題。 2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總體功能描述 　　火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)中，中央火警控制器通過(guò)CAN總線和各個(gè)單元進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊并完成各項(xiàng)控制和報(bào)警功能。單元是火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、輸入輸出模塊、樓層顯示器等設(shè)備的總稱(chēng)。它們是系統(tǒng)終端，直接探測(cè)火災(zāi)信號(hào)，并通過(guò)通道上報(bào)給控制器，同時(shí)接收由各種通道轉(zhuǎn)發(fā)控制器給單元的聯(lián)動(dòng)信息（啟動(dòng)輸入輸出模塊控制的滅火裝置）、顯示信息（樓層顯示器顯示火災(zāi)信息）等。通道是回路模塊、轉(zhuǎn)接模塊和總線控制盤(pán)等設(shè)備的總稱(chēng)。它們是控制設(shè)備和終端的通道，是拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的中繼設(shè)備?；馂?zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和樓層顯示器在系統(tǒng)的中的位置如圖1所示。 [align=center] 圖1 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及樓層顯示器所在位置顯示[/align] 3 系統(tǒng)功能及硬件描述 3.1 漢字樓層顯示器硬件設(shè)計(jì)方案 　　如圖2所示，漢字樓層顯示器包括單片機(jī)及其外圍電路，CAN總線模塊， FLASH存儲(chǔ)器，漢字液晶模塊，UART接口，以及燈和按鍵，蜂鳴器。單片機(jī)可通過(guò)UART接收PC上傳下來(lái)的漢字信息，存儲(chǔ)到FLASH中作為地址信息的查詢數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)CAN控制器MCP2510和CAN總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C250組成的CAN通信模塊和火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行CAN總線通信。如果有火警發(fā)生，單片機(jī)將記錄火警信息，查詢FLASH得到火警發(fā)生的漢字地址信息，并在漢字液晶上滾動(dòng)顯示火警和信息查詢結(jié)果。同時(shí)，發(fā)生火警時(shí)還可通過(guò)查詢鍵快速查詢火警信息，通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，通過(guò)消音鍵消音，并點(diǎn)亮發(fā)光二極管報(bào)警。未發(fā)生火警時(shí)，通過(guò)自檢鍵自檢可以檢查各個(gè)功能是否能正常工作。 [align=center] 圖2 漢字樓層顯示器結(jié)構(gòu)框圖[/align] 3.2 FLASH存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì) 　　FLASH選用的SST29SF040是SST公司推出的高速可編程閃存。它符合JEDEC標(biāo)準(zhǔn)，具有512K×8 Bits的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu);芯片擦除及寫(xiě)入的時(shí)間快，整片擦除只需70毫秒，段擦除只需18毫秒，字編程寫(xiě)入時(shí)間僅為14微秒;可靠性高，能夠重復(fù)寫(xiě)100，000次，數(shù)據(jù)可以保存100年不丟失。 　　SST29SF040的容量是512K Bytes，而51系列單片機(jī)的ROM直接尋址范圍是64K Bytes，如果不加以處理而直接使用，將會(huì)浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間。我們使用了一種分頁(yè)存儲(chǔ)方式，使得FLASH存儲(chǔ)空間得以充分利用，大大擴(kuò)充了單片機(jī)ROM尋址范圍。按照每條漢字信息占用32個(gè)Bytes計(jì)算，理論上可以最大存儲(chǔ)16384條火警地址信息，足以應(yīng)付絕大多數(shù)復(fù)雜的工程環(huán)境。圖3為存儲(chǔ)器電路，最高位地址線A16-A18接單片機(jī)的P1.0-P1.2，因而FLASH存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)了8頁(yè)，每頁(yè)64K的外部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在每次讀寫(xiě)FLASH時(shí)，將P1.0-P1.2賦不同的值即可實(shí)現(xiàn)不同的頁(yè)選。假設(shè)page為待選取的頁(yè)號(hào)變量（0-7），在Keil Cx51中通過(guò)下列語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)前的選頁(yè)操作：P1 = （P1 & 0xf8） | page; [align=center] 圖3 FLASH存儲(chǔ)器分頁(yè)存儲(chǔ)電路[/align] 3.3漢字液晶顯示模塊設(shè)計(jì) 　　我們選用金鵬電子公司的OJM2＊8A漢字液晶模塊作為顯示設(shè)備。OJM2＊8A中文液晶顯示模塊內(nèi)含GB 2312的15＊15點(diǎn)陣國(guó)標(biāo)一、二級(jí)簡(jiǎn)體漢字和 8＊8點(diǎn)陣及8＊16點(diǎn)陣ASCII字符，用戶輸入GB2312區(qū)位碼或ASCII碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。每個(gè)漢字的區(qū)位碼只占用兩個(gè)字節(jié)，是原來(lái)漢字點(diǎn)陣所需存儲(chǔ)單元的1/16。 　　漢字液晶模塊接口協(xié)議為請(qǐng)求/應(yīng)答（REQ/BUSY）握手方式。應(yīng)答B(yǎng)USY高電平（BUSY =1）表示液晶模塊忙于內(nèi)部處理，不能接收用戶命令;BUSY低電平（BUSY =0）表示液晶模塊空閑，等待接收用戶命令。發(fā)送命令到液晶模塊可在BUSY =0后的任意時(shí)刻開(kāi)始，先把用戶命令的當(dāng)前字節(jié)放到數(shù)據(jù)線上，接著發(fā)高電平REQ信號(hào)（REQ =1）通知液晶模塊處理當(dāng)前數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)。液晶模塊在收到外部REQ高電平信號(hào)后立即讀取數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)，同時(shí)將應(yīng)答線BUSY 變?yōu)楦唠娖?，表明模塊已收到數(shù)據(jù)并正在忙于對(duì)此數(shù)據(jù)的內(nèi)部處理。此時(shí)用戶對(duì)模塊的寫(xiě)操作已經(jīng)完成，用戶可以撤消數(shù)據(jù)線上的信號(hào)并可作模塊顯示以外的其他工作，也可不斷地查詢應(yīng)答線BUSY是否為低（BUSY=0 ?），如果BUSY=0，表明模塊對(duì)用戶的寫(xiě)操作已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以再送下一個(gè)數(shù)據(jù)。如向模塊發(fā)出一個(gè)完整的顯示漢字的命令，包括坐標(biāo)及漢字代碼在內(nèi)共需5個(gè)字節(jié)。模塊在接收到最后一個(gè)字節(jié)后才開(kāi)始執(zhí)行整個(gè)命令的內(nèi)部操作，因此最后一個(gè)字節(jié)的應(yīng)答B(yǎng)USY 高電平（BUSY =1）持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)液晶模塊寫(xiě)漢字時(shí)序圖如圖4所示。 [align=center] 圖4 對(duì)液晶模塊寫(xiě)漢字時(shí)序圖[/align] 3.4 CAN總線通訊模塊設(shè)計(jì) 　　我們選擇Microchip公司的MCP2510CAN控制器和Philips公司的PCA82C250CAN收發(fā)器構(gòu)建CAN總線通訊模塊。MCP2510支持CAN2.0A/B協(xié)議，可接收和發(fā)送2.0協(xié)議下的標(biāo)準(zhǔn)幀、擴(kuò)展幀和遠(yuǎn)程幀。MCP2510擁有三個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)和兩個(gè)接收緩沖區(qū)，可以進(jìn)行接收濾波和消息管理，防止過(guò)度發(fā)送和過(guò)度接收形成擁塞。其最大的優(yōu)點(diǎn)是擁有傳輸速率可達(dá)5Mb/S的SPI端口，節(jié)省MCU端口，提高通信速度。Philips公司的82C250CAN總線收發(fā)器可與MPC2510無(wú)縫連接，它有高速模式，斜率控制模式和延時(shí)模式。經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)證實(shí)其工作在斜率控制模式下最為穩(wěn)定，速度也能構(gòu)滿足系統(tǒng)10Kbps的傳輸速率。 [align=center] 圖5 CAN總線通信電路[/align] 　　CAN總線通訊模塊電路如圖5所示，單片機(jī)通過(guò)I/O口直接和MCP2510的SPI口相連，用軟件模擬實(shí)現(xiàn)SPI接口協(xié)議。PCA82C250作為MCP2510與物理CAN總線的接口。如果需要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力，可在MCP2510和PCA82C250之間加一個(gè)光電隔離器。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 　　漢字樓層顯示器軟件功能主要是1.將串口發(fā)送下來(lái)的漢字信息文件寫(xiě)入FLASH存儲(chǔ)。2.和火災(zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行CAN通信，如果發(fā)現(xiàn)有火警信息，則查找FLASH中的漢字地址信息，予以顯示在漢字液晶上報(bào)警，如有多條火警信息，則滾動(dòng)顯示各條信息。 [align=center] 圖6 漢字樓層顯示器軟件流程圖[/align] 　　圖6是漢字樓層顯示器軟件流程圖。用page（值為0-7）表示讀寫(xiě)的FLASH頁(yè)，用count（值為0-65535）表示每頁(yè)頁(yè)內(nèi)地址。其中page0-page6用來(lái)存儲(chǔ)通過(guò)串口下載的漢字信息，page7用來(lái)存儲(chǔ)接收到的火警等動(dòng)態(tài)信息。一旦接收到新火警，即查詢FLASH中相應(yīng)的漢字信息，并在液晶上滾動(dòng)顯示。 　　為了快速定位所查詢的火警漢字地址信息，我們采用數(shù)組結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)。盡管這樣會(huì)因?yàn)閷?shí)際火警地址不等長(zhǎng)，而造成存儲(chǔ)中出現(xiàn)一些空地址，存儲(chǔ)效率不高，但是由于我們對(duì)數(shù)組的查找是一種可以直接定位的快速查找，不用采用鏈表之類(lèi)的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也避免了二分檢索之類(lèi)復(fù)雜的搜索算法。對(duì)于單片機(jī)而言，實(shí)質(zhì)上是以比較小的空間為代價(jià)換來(lái)了比較高的時(shí)間效率，還是十分值得的。 5 結(jié)語(yǔ) 　　本文提出的基于CAN總線的大容量漢字火災(zāi)樓層顯示器，較好的解決了現(xiàn)有火災(zāi)樓層顯示器的缺陷。對(duì)大于51單片機(jī)ROM 64K尋址空間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，采取分頁(yè)存儲(chǔ)的訪問(wèn)方式可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)在FLASH中存儲(chǔ)大容量數(shù)據(jù)信息，可以避免因?yàn)镃AN總線上通訊數(shù)據(jù)流量過(guò)大而導(dǎo)致火警不能及時(shí)傳達(dá)，延誤報(bào)警時(shí)機(jī)。而且FLASH中的漢字信息可以通過(guò)串口在線擦寫(xiě)，便于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。目前產(chǎn)品已經(jīng)投入實(shí)用，用戶反應(yīng)運(yùn)行良好。 參考文獻(xiàn) 　　[1] 朱明，王殊. 一種基于CAN總線的大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)下位網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2003，（12）：5～8 　　[2] 王立峰，王曉平，耿慶波，彭熙偉. 基于CAN總線的客房通信控制器的設(shè)計(jì).微計(jì)算機(jī)信息，2005，（16）：3～7 　　[3] 徐愛(ài)鈞，彭秀華編著. 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