http://www.paper.edu.cn一种基于CAN总线的电气火灾监控系统的设计孙丁丁，王礼帅，齐辉中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院信电系，北京（100083）E-mail：sunddcumt@126.com摘要:本文在分析了电气火灾监控系统的功能要求的基础上，设计了一种使用高档AVR单片机的电气火灾监控系统。CAN网络由于具有速率高、抗干扰能力强等优点在火灾报警系统中得到广泛应用。提出了基于CAN总线的火灾监控系统的拓扑结构，主要介绍了其关键部分监控设备的硬件设计原理,以及软件流程。关键词:CAN总线；电气火灾监控系统；ATMEGA1281.引言随着新技术的不断发展,对火灾报警控制器联网的要求也越来越高[1]。火灾报警控制器不但要完成本机的报警、联动等功能,还要把报警信息传送到其他报警控制器或显示系统中。这就对其控制系统的通信能力,尤其是可靠性和实时性提出了更高的要求。RS485总线是火灾报警系统中最早应用的一种总线,但其传输速率较低,抗干扰能力差,对火灾报警及显示的响应速度慢。于是基金会现场总线(FF)、LonWorks、CAN等多种新的总线方式应运而生。2.电气火灾监控设备总体方案设计根据电气火灾监控系统的基本功能，可以把电气火灾监控设备所要完成的任务概括如下：1）采用CANBus通讯方式，实现无主从方式的网络架构设计；2）应具有黑匣子功能，能存储10000条数据；3）能进行全中文的报警及操作提示；4）能打印漏电、故障及温度超限等信息；5）应具备时钟功能，能对漏电、故障及温度超限等发生时刻进行记录；6）具备声光报警功能；7）具有消防联动功能。3.电气火灾监控设备硬件设计根据总体方案设计的要求和特点，参考国内外同类系统的设计，吸取他们的优点，按照功能齐全、成本低廉、易于实现、便于生产、安全可靠的设计思想，对电气火灾监控设备进行了设计。按照功能独立、易于维护的原则，所设计的电气火灾监控设备主要可分为CAN通信单元、人机接口单元、中央处理单元三部分。本设计中采用Atmega128L单片机[2]为核心，其硬件结构框图如图1所示。-1-http://www.paper.edu.cn图1电气火灾监控设备硬件结构框图Fig1HardwarefunctionalblockdiagramofelectricalfiremonitoringandcontroldeviceCAN通信单元部分1.CAN总线技术简介CAN总线技术是德国BOSCH公司在20世纪80年代中期为解决现代汽车众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议[3]。CAN总线具有以下优点：(1)CAN总线是多主总线。(2)CAN总线实时性好。(3)CAN总线可靠性高。(4)CAN协议采用总线式结构。本设计中，采用CAN总线与探测器进行通信，探测器实时上传漏电流值和母线温度；电气火灾监控设备接收并显示该值，若漏电流超限，则发声光报警并在液晶上显示故障位置，用户可通过监控装置给探测器发断电命令。其硬件原理图如图2所示：-2-http://www.paper.edu.cnR17R11U6VCC3.3K6.8KA082322212124AD0VDD118VCCA09AD1VDD2A10251226AD2VDD311A11AD3MODEA1227AD4R14A132813TXD_CAN50KA141AD5TX019RXD_CANAD6RX0A15220AD7RX11517VSS321ALE3RSTVSS28ALEVSS1C16CAN_INT16INTCAN_CS475CSCLKOUT101uFRD/1RDX215PC17WR/169WRX1Z3SJA100016MC1815P图2CAN总线硬件原理图Fig.2SchematicofCANprotocolcontroller与电气火灾探测器一样，监控系统也采用PCA82C250作为CAN总线驱动芯片[4]，使总线能带至少110个节点。PCA82C250是Philips公司生产的专门用于作为CAN总线通信协议控制芯片与物理通信总线间的接口芯片，采用差分方式发送和接收总线数据。内部具有过流保护电路，可防止总线短路对CAN总线控制芯片和驱动芯片本身的损坏。其硬件原理图如图3所示：VCC1R19390U8TXD_CAN18R15120SW-PB22TXDRS7CL1212VCC3GNDCANH6CHS14VCCCANL5RXDVREF2RXD_CAN2D52R2682C25