论文摘要
无论是在石油、化工等企业,还是在商场或居民楼宇,一旦发生可燃或有毒气体等有害气体的泄漏而未采取有效的措施,将会对人员及财产安全产生极大的影响。对气体泄漏及早的做出检测,在泄漏未扩大之前采取有效措施,可以避免事故的发生或恶化。本文首先阐述了气体报警器产品的发展现状,比较了各种相关产品的优缺点。通过深入学习CAN总线通讯原理,并依据气体报警器的设计要求,提出了基于CAN总线的气体报警系统设计方案。系统采用CAN总线与RS485总线相结合的两级通讯网络,主控制器、CAN/485转换器、气体探测器和联动模块相结合的三层结构模式。主控制器和CAN/485转换器之间是上层网络,采用CAN通讯方式,CAN/485转换器与探测器、联动模块之间是底层通讯,采用RS485的方式,通过这样的结构较好地实现了对有害气体的监控。其次,本文详细的介绍了主控制器的硬件设计及软件实现。主控制器选用高性能的ATmega128单片机作为其微控制器,采用MCP2510作为CAN控制器、PCA82C250为CAN总线收发器实现CAN通讯模块的设计,选用10.4英寸的带触摸屏的彩色液晶终端实现各画面的显示及参数的设定,主控制器还包括电源变换及检测电路、声光报警电路、打印机模块、实时时钟、主板联动控制部分、外扩的32KB E~2PROM和RAM等。再次,介绍了CAN/485转换器的软、硬件设计。CAN/485转换器选用AVR的ATmega16单片机作为控制器,设计了CAN通讯接口及RS485通讯接口,针对本报警系统编程实现了通讯格式的转换、节点自动搜索、地址修改等一些特定功能。然后,文章详细介绍了探测器及联动模块的实现方法。探测器和联动模块都采用PIC16F690单片机作为微控制器,探测器实现对现场气体浓度采集、处理、传输等功能,联动模块作为联动装置可关闭气体管道或打开排气风扇。最后,文章对系统的功能实验及电磁兼容性实验进行了介绍,对提高CAN通讯距离的几种方法进行了总结。本气体报警系统可实现对天然气、液化气、煤制气、有机溶剂和其他可燃气体、毒性气体的监控,可使气体探测器节点容量达到1024个,实现对报警记录、故障记录、开关机历史记录的打印;选用带触摸屏的彩色液晶终端使用户操作界面更加美观、简便。基于CAN总线的报警系统在消防行业中有着较广泛的应用,而在气体报警行业中刚刚起步,基于本文所采用结构的气体报警系统目前鲜有报道,是总线式气体报警系统的重要发展方向,具有广阔的市场空间和发展前景。本课题是与济南长清计算机应用公司的横向合作项目,目前,本产品已经通过气体报警行业国标认证,已批量投放市场。