基于SPCE061A的智能建筑消防监控系统设计

0 引 言
    随着计算机技术和网络技术应用以及智能建筑的普及，利用网络构建智能建筑的智能型消防监控系统已经成为迫切需要。监控网络通过公用业务电话网，对城市火灾自动报警系统进行远程数据采集和处理的管理，具有高可靠性、分散控制、集中监视和管理的功能。而这一系统运行的核心基础是分布在智能建筑内部各个部位的消防数据采集系统。通过此系统可对某一区域的消防报警消息进行采集并及时将报警信息通过PC机发送到消防网络，因而是消防报警系统走向监控网络化的桥梁。本系统以SPCE061A微处理器为核心，采用模块化和智能式的分布系统技术设计消防报警监控系统。

1 SPCE061A微处理器简介
    SPCE061A微处理器是凌阳科技公司所生产的16位μ'nSPTM微处理器，内部采用总线结构。主要参数有：工作电压(CPU)VDD为2．4～3．6 V，(I／O)VDDH为2．4～5．5 V；时钟：0．32～49．152 MHz；内置2 KBSRAM和32 KB FLASH；2个16位可编程定时器／计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数／模转换)输出通道；32位I／O位通用可编程输入／输出端口；14个中断源可来自定时器A／B时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能，内置在线仿真电路ICE(In-Circuit Emu-lator)接口，具有保密能力，具有Watch Dog功能，μ'nSPTM的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能。
    SPCE061A具有很高的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于SPCE061A，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真。其SPCE061A大容量FLASH及SRAM，内建以太网接口，可直接通过网络实现监控；具备UART接口，可使各种串行设备快速进行网络连接。SPCE061A微处理器的软件开发平台ICE集编程、编译、链接、调试、下载于一体，并有完善的TCP／IP协议栈，支持全功能UART通信，配备各种I／O驱动函数库。 

2 系统整体结构设计
    SPCE06lA微处理器模块作为消防火警控制器，以及火警探测器、键盘控制板、液晶显示模块、DI／DO和PC机。其功能模块如图1所示。

    消防火警控制器模块用于监视和控制各功能部件，进行网络通信、数据处理和数据保存，是整个系统的核心。系统主要由SPCE061A微处理器、RTL8019AS以太网控制芯片和复位电路组成。系统以22．1 MHz的晶振频率运行，工作电压为5 V，工作电流为140 mA，通信及控制模块组成框图如图2所示。

    控制器模块的主要任务是与火警探测器通信，以获取火警信息，从而控制从报警系统。控制器模块具有一定的故障检测和处理能力，火警探测器挂接在UART总线上。该总线连入SPCE061A的串行口UART，最多可挂接256个火警探测器。控制器对火警信息进行集中处理后，通过UART总线由SPCE061A将这些信息传至PC，或由PC来查询。PC机在获取控制器上的报警信息后，按一定的协议格式对报警信息进行包装，并将之传送到消防网络上。在连接PC机的UART总线上可接入256个消防火警控制器。这样形成一个树形的网络结构，以此构成监控火警信息的局域网，而PC机在这里的作用相当于一个网关，把报警信息传送到外部网络上。在这里，控制器的以太网接口也可用来和PC进行通信，以扩展系统功能。键盘控制板用来设置系统参数，包括本模块的ID号、时间参数、系统运行模式等各种信息。液晶显示模块显示系统时间及火警地址编号。DI／DO控制蜂鸣器及其他设备。

3 系统工作原理
    系统程序流程图如图3所示。

    系统有两种类型的网络节点：一种是与PC进行通信的火警控制器节点；另一种是火警控制器与探测器进行通信的探测器节点。传输协议采用规范化数据结构，设有BBC校验位，且采用软件容错技术。管理软件设有容错陷阱，有效地消除随机干扰引起的“死机”或“误报”现象。主机为PC机，其网络ID号为0，每个上消防火警控制器都有1个惟一的大于0的ID号。当主机与控制器通信采用标准的协议格式，它所发的信息帧中携有目的控制器的ID号。如果目的控制器的ID号为0，则为广播信息。每个控制器都要接收，否则只有和目的控制器的ID号相同的控制器才接收该帧并对帧格式和CRC检验和进行判断。消防火警通过串口C侦听火警探测器所发出的报警信息。如果该信息与上一次所发的信息相同，则将该条信息过滤，否则将报警信息存入控制器中数据库的尾部。在火灾报警时，火警探测器的报警信息中携有火警地址编号和时间信息，而在自动故障报警时，报警信息由故障地址编号和故障等级信息组成。控制器有两种运行模式：模式1是双向运行，收到报警信息时立即将该信息转发给PC机；模式2是单向运行，收到报警信息后首先在控制器的数据库中保存该条信息。当PC机来查询火警信息时才发送给PC机。PC机由后台的基于WinSock的网络程序将火警信息往外部消防网络。

4结 语
    采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心实现了一种智能建筑的网络化消防报警监控系统，经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值。