基于ARM嵌入式的火灾报警主控系统研究

论文摘要

随着城市智能化楼宇的发展和城乡城镇化建设的不断推进,人们的消防意识日益加强,需要有高性能的火灾报警系统产品来保障财产和生命安全。目前,国内研制的火灾报警系统产品主要应用于高档住宅、商场、写字楼等,其系统复杂,成本高；而对于在无物业管理或已投入使用的居民小区、新建城镇化住宅中使用的成本较低、便于管理的火灾报警系统产品相对较少。该类型的火灾报警产品市场前景广阔。课题结合市场需求,在充分考虑技术可行性条件下,对适用于无物业管理或已投入使用住宅、新建城镇化住宅的C类家用火灾报警主控系统进行研究,以ARM嵌入式技术为基础,提出一种基于ARM的火灾报警主控系统研究方案。首先,论文选择三星公司的ARM9芯片S3C2410A作为系统主控制器的CPU,对主控系统整体框架进行了规划,划分了系统各个功能模块；在考虑成本和性能要求条件下,完成主控制器电路的核心芯片选型、电路原理图设计、PCB设计以及硬件焊接与调试；论文在设计时考虑到系统升级要求,在主控制器上提供了充分的软件平台和硬件功能模块,如GPRS接口、USB模块、LCD接口等。其次,构建好Arm-Linux交叉编译环境之后,对主控制器系统软件进行设计,包括系统启动代码bootloader设计、内核的配置与移植、根文件系统的移植以及驱动软件设计,并对主控制器的串口火灾信号数据接收、主控系统语音广播报警等应用程序进行了编写与测试。最后,论文中还对系统的火灾信号无线采集网络进行了研究,完成了系统火灾信号无线采集网络的构建,利用无线传感网的方式进行数据采集,既可以降低系统的成本、又保证信号采集的可靠性。系统选用STC单片机结合飞拓电子的nRF905无线收发模块,利用EDA设计软件Protel 99SE完成了无线采集节点的电路原理图设计、PCB硬件制板以及软件设计工作；利用无线采集节点加传感器的组合方式,构成火灾探测器,进行了火灾信号采集与收发测试实验。在论文的结尾,对课题的完成情况做了总结,并对将来还需要完善的工作做了展望。总的来讲,本论文研究目的明确,系统功能基本得以实现,整个系统达到预期的研究目的,为今后进一步研究打下了良好的基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的选题依据
• 1.1.1 火灾报警主控系统的研究意义
• 1.1.2 火灾报警系统产品的市场需求
• 1.1.3 火灾报警系统的研究现状及发展方向
• 1.1.4 C类家用火灾报警主控系统存在的问题
• 1.1.5 本论文研究解决的主要问题
• 1.2 论文章节安排
• 第二章 火灾报警系统方案与主控制器硬件实现
• 2.1 火灾报警主控系统总体研究方案
• 2.2 火灾报警系统主控制器硬件实现方案
• 2.3 火灾报警主控制器系统电源设计
• 2.4 火灾报警系统主控制器核心板实现方案
• 2.4.1 主控制器Linux系统与火灾信号数据存储单元设计
• 2.4.2 系统ARM核心板的时钟、复位与JTAG电路设计
• 2.4.3 主控制器核心板与底板接口连接与驱动电路设计
• 2.5 火灾报警系统主控制器底板功能模块研究
• 2.5.1 主控制器与火灾探测器节点间通讯方式实现
• 2.5.2 火灾语音广播报警电路实现
• 2.5.3 火灾报警主控系统与远程控制中心联网电路实现
• 2.5.4 系统USB设备连接口电路实现
• 2.5.5 主控制器其他标准接口实现
• 2.6 火灾报警系统主控制器硬件PCB设计与调试总结
• 第三章 火灾报警主控制器系统软件研究
• 3.1 火灾报警系统主控制器ARM嵌入式软件平台实现
• 3.1.1 基于ARM+Linux交叉编译的主控系统开发平台环境构建
• 3.1.2 主控制器ARM系统引导程序的设计与移植
• 3.1.3 火灾报警主控制器的Linux系统内核移植
• 3.1.4 火灾报警主控制器的Linux根文件系统建立
• 3.2 Linux环境下主控制器与火灾探测器间通讯软件设计
• 3.3 火灾语音广播报警软件设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 火灾信号数据采集单元研究
• 4.1 火灾信号数据采集网络研究方案
• 4.2 火灾信号探测与采集模块单元设计
• 4.3 火灾信号数据采集软件实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 创新与特色
• 5.3 展望
• 参考文献
• 附录1: 火灾报警主控制器底板电路原理图
• 附录2: 火灾报警主控制器底板PCB原理图
• 附录3: 火灾报警主控制器未焊接PCB板图
• 附录4: 火灾报警主控制器硬件实物图
• 附录5: 火灾信号采集节点电路图（不含nRF905）
• 详细摘要
• Abstract