基于CAN总线的漏电火灾报警系统设计与实现

论文摘要

随着经济与技术的高度发展,全国各地高层建筑如雨后春笋,而且楼层愈来愈高,内部装修越来越豪华,在高层建筑内部又有许多楼梯、电梯和直通上下楼层的各类管线,这就好像是在建筑物内部埋藏了许多导火筒。加之楼内空调、排风、排烟、各类管道等大大增加了火灾发生的概率。为了防止电器火灾,GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》9.5条规定在高层建筑内火灾危险性大,人员密集等场所设置漏电火灾报警系统。在火灾发生时火灾报警系统能尽快得到报警信息并采取相应的措施,能够在火灾发生初期控制险情,降低发生大型火灾的概率,减少经济损失和人身伤害。智能火灾报警系统是当今火灾报警技术发展的必然趋势。目前,在各商场、办公楼等建筑内安装的火灾报警系统及消防设施,能独立处理火灾事故,但作用域仅为某一区域或局部范围。对每个区域的独立消防系统分别进行监控不仅耗费人力物力,限制了消防信息的管理水平,更不利于集中式的监控和调度。2006年全国发生火灾30万起,其中电器火灾占28.1%,特大火灾中电器火灾占比例约为80%。电器火灾,究其根本原因,有54.3%是漏电引起的。为了解决以上问题,我们提出了基于CAN总线的漏电火灾报警系统,实现了监控和调度的集中化,有效预防了漏电火灾的发生。本论文分析了传统报警系统不足,在此基础上提出了一种基于CAN总线的漏电火灾报警系统。并根据系统的响应速度、通信范围、稳定性等功能需求,设计了数据采集、CAN总线网络和数据存储硬件电路,并引入了嵌入式操作系统μCOS-II,将应用分解为多个任务,设计了数据采集、数据存储和通信等任务,简化了应用系统软件的设计,使系统的实时性得到了保障。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 嵌入式系统概述
• 1.3 嵌入式处理器和ARM
• 1.4 嵌入式操作系统和μCOS-Ⅱ操作系统
• 1.5 现场总线CAN-bus简介及性能分析
• 1.6 火灾探测技术研究现状
• 1.6.1 火灾探测原理
• 1.6.2 火灾探测器
• 1.6.3 本系统探测器原理
• 1.7 本文研究工作
• 第2章 漏电火灾报警系统总体设计
• 2.1 需求分析
• 2.2 总体结构及功能描述
• 2.3 系统硬件结构设计
• 2.4 系统软件结构设计
• 第3章 系统硬件设计与实现
• 3.1 系统硬件结构
• 3.2 硬件选择
• 3.2.1 处理器选型
• 3.2.2 存储器选型
• 3.2.3 ADC选型
• 3.3 数据采集电路设计与实现
• 3.3.1 工作原理
• 3.3.2 采样过程
• 3.3.3 TLC2543与SPI接口硬件连接设计与实现
• 3.4 CAN总线硬件连接
• 3.5 小结
• 第4章 系统软件设计与实现
• 4.1 相关开发环境介绍
• 4.2 系统软件模块划分
• 4.3 数据采集模块设计与实现
• 4.3.1 SPI接口概述
• 4.3.2 数据采集模块设计
• 4.3.3 控制TLC2543实现数据采集
• 4.4 数据存储模块设计与实现
• 4.4.1 Flash boot装载程序
• 4.4.2 数据存储设计
• 4.4.3 数据存储的实现
• 4.5 数据传输模块设计与实现
• 4.5.1 CAN-bus总线基本概念及数据帧类型简介
• 4.5.2 CAN总线驱动程序设计与实现
• 4.6 μCOS-Ⅱ操作系统移植
• 4.6.1 定义操作系统数据类型
• 4.6.2 使用软中断SWI做底层接口
• 4.6.3 堆栈增长方式
• 4.6.4 任务堆栈初始化
• 4.6.5 软中断异常服务程序
• 4.6.6 开中断与关中断
• 4.6.7 移植增加的特定函数
• 4.6.8 任务切换功能实现
• 4.6.9 挂接SWI软中断
• 4.7 μCOS-Ⅱ任务管理
• 4.8 上位机通信实现
• 第5章 各模块功能测试及系统效果
• 5.1 数据存储模块测试
• 5.2 数据采集模块测试
• 5.3 上位机与下位机间通信测试
• 5.4 性能测试
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要工作
• 6.2 以后工作及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间参加的项目