1、摘摘要要 引起電纜火災(zāi)的直接原因是電纜中間頭制作不良、壓接頭不緊，長期 運行造成電纜頭過熱而燒穿絕緣，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。目前全國運行的電力電 纜故障 80%以上是由于電力電纜附件引起的，其中電纜接頭引起的事故占 一半以上。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，在我國發(fā)生的多次電纜火災(zāi)事故中直接和間 接損失巨大。電纜火災(zāi)事故嚴重影響發(fā)電廠和變電站的安全運行，所以對 電纜防火進行探討有十分重要的意義。研究設(shè)計電力電纜火災(zāi)在線監(jiān)測系 統(tǒng)就是為了能夠?qū)崟r監(jiān)測電力電纜的溫度變化,在溫度越限或溫升速度越限 時能及時報警,并指出發(fā)熱點位置(溫度探頭位置),通知運行人員及時處理, 從而保證運行安全,避免經(jīng)濟損失。針對電纜火災(zāi)故障的特點

2、，本次設(shè)計將 針對該課題進行初步的探討。 本文針對變電站、發(fā)電廠電纜溝中的電纜防火問題，設(shè)計出了電力電 纜火災(zāi)在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以 ds18b20 為溫度數(shù)據(jù)采集芯片，以 max1480b 為通訊芯片的溫度巡檢系統(tǒng)，結(jié)合離子感煙技術(shù)和可視化技術(shù)。 可有效監(jiān)測電纜溝中的電纜溫度和環(huán)境狀態(tài)，防止電纜火災(zāi)、保障電力生 產(chǎn)的安全運行，因此該系統(tǒng)具有極其重要的理論意義和實際價值。 關(guān)鍵詞：溫度巡檢系統(tǒng)；串行通訊；ds18b20；max1480b abstract cable caused the direct cause of the fire is among the first cable pr

3、oduced adverse pressure connector, and do not long-running causing the cable to the first overheating burn through insulation, leading to fires. at present operation of the electricity cable fault is 80% above the electric cables of the annex, cable connector which caused the accidents account for m

4、ore than half. according to the statistics made by the departments, indirect and direct loss is great in the numerous cables fire accident that takes place in china. the fire accident of the cable influences the safe operation of the power plant and transformer substation seriously. so it has great

5、importance take cable fire prevention into research. design fire power cable on-line monitoring system is to be able to monitor real-time electricity cables, the temperature change the temperature or temperature limit speed limit can be more timely warning, and pointing out that the location of the

6、hot (temperature probe location). notify the operational personnel handled in a timely manner, so as to ensure safe operation and avoid economic losses. cable fault fire against the characteristics of this design will address the subject of preliminary discussion. in order to solve the fire preventi

7、on issue of cable in the cable trench of transformer substation and power plant, we developed the electric cable fire online monitoring system. this temperature measuring system based on the temperature data acquisition chip-ds18b20 and the serial communication chip max1480b.in addition to the visua

8、lization technology and ionic smoke sensing technology. it can monitor the cable temperature in the cable trench and environmental state effectively, prevent the cable fire, ensure the safe operation of electric power production, so the electric cable online monitoring system has great significance

9、in theory and practical value. keywords: temperature measuring system; serial communication; ds18b20; max1480b 目目錄錄 摘摘要要.i abstract.ii 目目錄錄.iii 第第 1 章章 緒緒論論.1 1.1 課題背景及意義.1 1.1.1 火電廠發(fā)生電纜火災(zāi)的特點.1 1.1.2 引起電纜火災(zāi)的原因.2 1.2 電纜防火的主要問題.2 1.3 主要應(yīng)對方案.3 1.4 電纜防火的特點及發(fā)展趨勢.4 1.4.1目前火災(zāi)探測領(lǐng)域的主要熱點.4 1.4.2電纜防火的發(fā)展趨勢.5 第第

10、 2 章章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分析.8 2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu).8 2.2 系統(tǒng)的工作原理.8 2.2.1 串行通信模塊.8 2.2.2 子站的硬件設(shè)計.9 2.3 溫度數(shù)據(jù)的采集.9 2.3.1 溫度傳感器特性.10 2.3.2 ds18b20設(shè)計中存在的幾個問題.13 2.3.3 rom操作指令及其含義.14 2.3.4 存儲器操作指令代碼及其含義.14 2.4 煙霧監(jiān)測.15 2.4.1 煙霧監(jiān)測原理.15 2.4.2 離子感煙器的詳細介紹.16 第第 3 章章 系統(tǒng)多機通訊及接口系統(tǒng)多機通訊及接口.18 3.1 rs232 與 rs485 接口的特點.18 3.2 多機通

11、訊原理.18 3.3 多機通訊的軟件協(xié)議.19 3.4 max1480b 通訊接口芯片.19 第第 4 章章 下位機硬件組成及通訊原理下位機硬件組成及通訊原理.24 4.1 下位機硬件組成.24 4.2 溫度傳感器單線通訊原理.24 4.2.1 下位機軟件流程.26 4.2.2 溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.27 4.3 串行通訊方式的選擇.27 4.4 系統(tǒng)多機通訊協(xié)議及原理.28 4.3 采取的主要方案.29 4.4 上位機監(jiān)控軟件的實現(xiàn).30 4.4.1 上位機通信程序設(shè)計.30 4.4.2 在c+build下設(shè)計開發(fā)實時的數(shù)據(jù)采集曲線.31 4.5 上位機監(jiān)控軟件.34 結(jié)結(jié)論論.36 致致謝謝.37

12、 參考文獻參考文獻.38 附附錄錄.40 第第 1 章章 緒緒論論 1.1 課題背景及意義課題背景及意義 21 世紀是計算機的廣泛應(yīng)用使電力電纜的安全性有了一個很大的發(fā)展。 根據(jù)事故分析，引起電纜火災(zāi)的直接原因是電纜中間頭制作不良、壓接頭不 緊，長期運行造成電纜頭過熱而燒穿絕緣，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。目前全國運行的 電力電纜故障 80%以上是由于電力電纜附件引起的，其中電纜接頭引起的 事故占一半以上。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計2，近 20 年來，我國火電廠發(fā)生電纜火 災(zāi) 140 多次，其中 19861992 年 7 年間竟達 75 次。有 24 個電廠發(fā)生過 2 次 及以上電纜火災(zāi)事故，個別電廠達 46 次。70

13、% 以上的電纜火災(zāi)所造成的 損失非常嚴重，其中 40%的火災(zāi)事故造成特大損失。19751985 年間，因電 纜著火延燃造成的重大事故發(fā)生 60 起，造成直接和間接損失達 50 多億元。 截止到 2005 年 9 月，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國近十年來發(fā)生因電纜著火蔓延成 災(zāi)的重大事故逾百起，累計燒毀電纜 32 萬多米。 隨著電力事業(yè)的發(fā)展,電力電纜的使用愈來愈普及，由于在一個局部范 圍內(nèi)，電力電纜的數(shù)目較多，電廠敷設(shè)在溝道或隧道內(nèi)的電纜，由于電纜的 特殊結(jié)構(gòu)和相對集中（甚至重疊），當(dāng)一條電纜發(fā)生故障后，往往會使周圍 其它電纜嚴重地產(chǎn)生重大火災(zāi)事故。溝道或隧道電纜則由于在地面以下，當(dāng) 電纜發(fā)生故障后而引

14、起嚴重火災(zāi)時，很難發(fā)現(xiàn)而延誤事故處理。隨著大型發(fā) 電廠單機容量的增大，自動化水平的提高，電纜大量增加。一旦發(fā)生電纜火 災(zāi)事故，將嚴重威脅機組和電網(wǎng)的安全，造成巨大損失. 恢復(fù)重建工作耗資 大，費時長，僅少供電量的損失就達 100 多億元，給國民經(jīng)濟帶來了重大損 失。因此，從控制危險因素著手預(yù)防電纜火災(zāi)十分重要。 1.1.1 火火電廠發(fā)生電纜火災(zāi)的特點電廠發(fā)生電纜火災(zāi)的特點 1、火勢兇猛，延燃迅速，危害性大 電纜5本身是一種易燃物，特別是塑料電纜，更易著火蔓延。由于發(fā) 電廠6內(nèi)的電纜數(shù)量多，又采用隧道和架空密集敷設(shè)，有的還處于高溫管道 重迭或交錯布置的環(huán)境中，電纜夾層更是布滿蜘蛛網(wǎng)似的電纜，再加

15、以電纜 豎井的高差形成自然抽風(fēng)，因此一旦著火，火勢就特別迅猛，沿著電纜群很 快地延燃擴大，加之地方狹小，現(xiàn)有的消防器具往往難以充分投入或者不易 奏效，使得火勢不能遏止在小范圍內(nèi)而短時撲滅。 2、損失嚴重，恢復(fù)時間長 電纜火災(zāi)事故，造成嚴重損失。同時還有其特殊危險性。即控制回路失 靈，極易造成事故擴大，甚至損壞主設(shè)備，面且修復(fù)困難-長時間不能發(fā)電。 根據(jù)歷年來的統(tǒng)計，修復(fù)時間超過1個月的有35次，占總數(shù)56，而達半年 以上的有16次，占總數(shù)的26。嚴重影響了發(fā)供電。 3、撲救困難，有二次災(zāi)害 電纜著火7后產(chǎn)生大量濃煙和有毒氣體，對人體直接造成生理上的“一 次災(zāi)害” ，同時燃燒產(chǎn)物中的氯化氫等氣體

16、與水結(jié)合形成強烈酸霧，通過縫 隙、孔洞會彌漫到電氣裝置室內(nèi)，以稀鹽酸形式附著在電氣裝置上，形成一 層導(dǎo)電膜，嚴重降低了設(shè)備和接線回路的絕緣。另外酸霧對設(shè)備及建筑物鋼 筋混凝土構(gòu)件造成侵蝕，危及建筑物安全，因此即使火被撲滅后，仍影響安 全運行，采用絕緣清洗劑清洗效果也不佳。這種災(zāi)害稱為“二次災(zāi)害” 。 1.1.2 引起電纜火災(zāi)的原因引起電纜火災(zāi)的原因 引起電纜火災(zāi)的直接原因是電纜中間頭制作不良、壓接頭不緊，長期運 行造成電纜頭過熱而燒穿絕緣，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。電纜火災(zāi)的發(fā)生，有電纜短 路、過載、絕緣老化、受潮、電纜接頭爆炸等，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，約占火災(zāi) 總數(shù)25。也有電纜堆積煤粉自燃，油管路、鍋爐、變

17、壓器漏油點引燃電纜， 電、氣焊溶渣引燃電纜，開關(guān)及電氣設(shè)備起火引燃電纜等外因。約占火災(zāi)總 數(shù)75%。 電纜火災(zāi)幾率與電纜投運時間也有內(nèi)在聯(lián)系，據(jù)有關(guān)資料顯示2，投產(chǎn) 運行5年內(nèi)漸多，20年后逐漸增多。主要原因是設(shè)計、施工及投產(chǎn)初期階段 對電纜防火工作重視不夠，火災(zāi)較多。運行中，由于重視電纜防火工作，采 取了必要的防火措施，因而火災(zāi)事故下降。運行較長時間后，設(shè)備老化，各 個薄弱環(huán)節(jié)逐漸成了事故隱患，易引發(fā)電纜事故，因而火災(zāi)事故又增多。因 此，防止電纜火災(zāi)除加強管理外，還必須對電纜采取防火、阻止延燃等措施。 1.2 電纜防火的主要問題電纜防火的主要問題 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)8是一個集信號檢測、傳輸、處理和

18、控制于一體的復(fù)雜系 統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于單片機或 pc 機控制的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)已出 現(xiàn)，提高了火災(zāi)監(jiān)控的科學(xué)性與可靠性，但目前的系統(tǒng)普遍存在以下問題9： 1、監(jiān)控對象往往針對局部區(qū)域，重復(fù)研究造成了人力、物力的巨大浪 費。 2、雖采取單片機或 pc 機控制，但未考慮其可擴展性問題，組網(wǎng)困難。 3、由于火災(zāi)監(jiān)控時采集信號量大，控制執(zhí)行元件多，系統(tǒng)布線復(fù)雜。 為此，根據(jù)國家標準10火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范(gb50116 系統(tǒng)、 集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng))，結(jié)合生產(chǎn)實際我們提出了電力電纜火 災(zāi)在線監(jiān)測系統(tǒng)，使運行人員在主控室就可以隨時監(jiān)控各溫度測點的溫度變 化，隨時處理可能引起事故的

19、火災(zāi)隱患，為安全運行提供保證隨時處理可能 引起事故的火災(zāi)隱患，為安全運行提供保證。 1.3 主要應(yīng)對方案主要應(yīng)對方案 首先要提高電纜頭的制作質(zhì)量，這是從根本上杜絕事故發(fā)生的辦法；其 次在運行中加強電纜頭溫度監(jiān)測，進行實時監(jiān)控，及時判斷出故障點，進行 報警及相關(guān)處理。根據(jù)實際事故分析，電纜過熱是引起電纜火災(zāi)的根本原因 11，只要能夠及時準確地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運行中電纜的過熱部位，即使不能立即 停產(chǎn)檢修，也可以確定故障點，及時采取嚴密措施，有效防止電纜火災(zāi)12 的發(fā)生，避免不應(yīng)有的重大損失。 目前溫度監(jiān)測常采用的方法有：溫度傳感器型13-14、光纖溫度檢測型 15、紅外自動巡檢型16。 溫度傳感器型電纜溫

20、度檢測元件采用高精度數(shù)字測量和高抗干擾能力的 數(shù)字傳輸溫度傳感器，對電纜溝內(nèi)的電纜采用分段、選點的方式，進行溫度 監(jiān)測。溫度傳感器型的電纜火警在線監(jiān)測系統(tǒng)，其突出特點是系統(tǒng)造價較低， 測點布置靈活，傳感器更換方便，缺點是系統(tǒng)安裝工作量很大。 光纖溫度檢測型的測溫部分，采用光學(xué)纖維作為電纜的溫度測量元件， 同樣是對電纜溝內(nèi)的電纜采用進行選點、分段的方式，進行電纜表面溫度的 監(jiān)測。光纖溫度檢測型式的原理，是將短促的激光脈沖按精確的時間間隔注 入光纖之中，在同一根光纖中，散射光的強度將隨時間與溫度呈現(xiàn)出指數(shù)衰 減。根據(jù)光纖的拉曼散射與溫度的密切關(guān)系，計算光在光纖中的傳播速度， 就能計算出光纖中各確定

21、點的距離，而通過檢測散射狀態(tài)即可識別溫度的變 化量。光纖溫度檢測型的電纜火警在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特點是系統(tǒng)安裝工作量 小、系統(tǒng)分辨率高、抗干擾能力強，但其缺點是調(diào)試復(fù)雜和造價高。 紅外自動巡檢型的電纜火警在線監(jiān)測系統(tǒng)，是一種非接觸式的溫度檢測系統(tǒng)， 可對電纜溝內(nèi)的電纜進行分段測溫和選點監(jiān)測。該型式的溫度檢測采用紅外 線檢測電纜的表面溫度，用激光定位，步進電機掃瞄的方式進行電纜溫度監(jiān) 測。紅外自動巡檢型的電纜火警在線監(jiān)測系統(tǒng)，其主要特點是系統(tǒng)安裝方便、 測點布置靈活、不影響電纜的正常維護。但是也存在著對電纜溝內(nèi)電纜的擺 放要求過于嚴格的麻煩。 綜合考慮以上因素，初選溫度傳感器型的電纜火警在線監(jiān)測系統(tǒng)

22、。設(shè)計 該系統(tǒng)實時地檢測電纜頭和電纜本體的溫度17，然后通過一些比較來判斷 電纜的運行情況，當(dāng)出現(xiàn)異常現(xiàn)象系統(tǒng)將通過聲、光和圖文等方式報警；當(dāng) 真的發(fā)生短路放炮等火災(zāi)事故時，啟動消防滅火系統(tǒng)將進行滅火，把損失降 到最低。 整個監(jiān)測系統(tǒng)18可分為在線溫度監(jiān)測19、煙霧監(jiān)測20、現(xiàn)場視頻監(jiān)測 21三部分。 。 1.4 電纜防火的特點及發(fā)展趨勢電纜防火的特點及發(fā)展趨勢 二十世紀九十年代，我國火災(zāi)報警技術(shù)從多線制發(fā)展至總線制5；從傳 統(tǒng)的開關(guān)量感煙、感溫探測技術(shù)發(fā)展到具有模擬量、多傳感、多判據(jù)等特點 的智能型探測技術(shù)；從單一的火災(zāi)報警發(fā)展到結(jié)合消防聯(lián)動、通信指揮的聯(lián) 動控制技術(shù)。 1.4.1 目前火災(zāi)

23、探測領(lǐng)域的主要熱點目前火災(zāi)探測領(lǐng)域的主要熱點 1. 復(fù)合探測技術(shù)6 消除火災(zāi)誤報的有力手段之一是采用復(fù)合火災(zāi)探測技術(shù)，通過來自多個 傳感器的多個火災(zāi)參量來克服測量單一參量可能導(dǎo)致的誤報。目前研究認為 測量三至四個火災(zāi)參量構(gòu)成的復(fù)合探測性能最佳。目前，德國研究利用光電 感煙、離子感煙、感溫和co探測四種功能進行復(fù)合探測這項復(fù)合探測技術(shù)已 經(jīng)具有相當(dāng)高的水平。我國在這方面的研究是以二至三個參量的復(fù)合技術(shù)為 主，其中包括由離子感煙、光電感煙和感溫探測構(gòu)成的三參量復(fù)合探測技術(shù)； 光電感煙感溫探測構(gòu)成的二參量探測技術(shù)等。此外，還有采用雙光源的光電 復(fù)合探測技術(shù)，也能改善火災(zāi)探測效果。 2. 光纖測溫技術(shù)

24、7 這種探測技術(shù)穩(wěn)定性好，特別適用于不易接近的地方，完全不受電磁干 擾，完全不受濕度、侵蝕等環(huán)境問題干擾。因此它適合用于在隧道、地鐵、 輸送管、煉鋼廠、核電站、冷藏室等一般火災(zāi)探測技術(shù)難以勝任的場所。 3. 大空間火災(zāi)安全監(jiān)控技術(shù)8-10 是基于 ccd 攝像機的圖象型火災(zāi)探測技術(shù)，該技術(shù)可以對既可以對火 進行探測，又可對煙進行探測由于采用多種火災(zāi)模式識別，有效地減少了誤、 漏報。ccd 攝像機同時還可以進行自動空間定位、聯(lián)動滅火由于其優(yōu)異的 性能，該技術(shù)特別適臺于對大空問庫房、博物館、展覽館、飛機庫、體育館、 會議廳、演播廳、古建筑及環(huán)境比較惡劣的工業(yè)場所進行監(jiān)測和保護。 1.4.2 電纜防

25、火的發(fā)展趨勢電纜防火的發(fā)展趨勢 從研究熱點可以發(fā)現(xiàn)，早期準確預(yù)報是火災(zāi)自動報警的關(guān)鍵問題，也是 今后的發(fā)展趨勢11-15。 1. 多參量多判據(jù)火災(zāi)探測技術(shù) 伴隨著火災(zāi)的發(fā)生，會產(chǎn)生氣體、煙霧、溫度和火焰等火災(zāi)參量。由于 火災(zāi)過程是一個極其復(fù)雜的物理化學(xué)過程，而且與環(huán)境的相關(guān)性很強，不同 的環(huán)境和不同的燃燒物質(zhì)的火災(zāi)生成物，如氣體成份、煙霧粒徑、溫度場分 布及光譜構(gòu)成均有不同，因此很難用一種火災(zāi)參量探測變化莫測的各類火災(zāi)。 此外，目前已知的引起誤報的非火災(zāi)信號有灰塵、水氣、香煙煙霧等都不具 備真實火災(zāi)的多個火災(zāi)參量。因此，多參量復(fù)合探測技術(shù)結(jié)合相關(guān)的信號處 理方法不僅可以克服因使用單火災(zāi)參量造成

26、的漏報，還可以從根本上識別由 于非火災(zāi)信號導(dǎo)致的誤報和由于電子干擾信號等引起單一參量火災(zāi)探測器的 誤報，使得火災(zāi)的誤報率大大降低。多參量多判據(jù)火災(zāi)探測技術(shù)還可使火災(zāi) 探測的時問縮短，達到早期預(yù)報的目的。因此各種火災(zāi)參量敏感元件組成的 各種復(fù)合探測器仍將是今后火災(zāi)探測領(lǐng)域中主要研究方向 2. 早期火災(zāi)探測技術(shù) 要使起火不成災(zāi)或者火災(zāi)造成的損失很小，及早地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)極其重要， 只有這樣才能以最小的代價、最短的時間撲滅火災(zāi)，達到最大的效益。基于 a射線與煙粒子相互作用改變離子電流大小的原理研制成的離子感煙探測器 其靈敏度遠遠高于比它早誕生半個世紀的感溫探測技術(shù)，使火災(zāi)探測技術(shù)進 入了一個嶄新階段，實現(xiàn)

27、了預(yù)報火災(zāi)的目的。后來，又出現(xiàn)了基于光與煙粒 子相互作用的散射光式。 感煙探測技術(shù)這些點型感煙探測技術(shù)要煙霧進人探測器內(nèi)才能感知到 煙霧的存在，才能探測到火災(zāi)，通常稱為接觸式火災(zāi)探測。而煙氣的運動主 要靠熱氣流或者擴散運動到達探測器的，因此探測器是等待煙霧的到來，是 被動工作方式。在火災(zāi)早期，特別是陰燃階段，溫度較低，煙氣到達探測器 很慢，有的煙還到不了探測器，因此這種被動工作方式的接觸式感煙探測器 的早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)受到了一定的限制。高靈敏度吸氣式火災(zāi)探測器變被動等煙 工作方式為主動吸氣工作方式。其工作原理是主動抽取空氣樣本，經(jīng)濾波將 灰塵濾除后進入檢測室，在檢測室用激光偵測技術(shù)對煙粒子探測、計

28、數(shù)、分 析，當(dāng)煙粒子達到一定數(shù)量時，給出報警信號。由于采用了吸氣方式和激光 偵測技術(shù)，使探測器的靈敏度和可靠性大大提高，實現(xiàn)了火災(zāi)的極早期預(yù)報。 在極早期火災(zāi)探測技術(shù)方面分析空氣中氣體成分也是非常有發(fā)展前途的。眾 所周知，通常火災(zāi)是一種不充分燃燒，在蘊釀火災(zāi)過程中或者發(fā)生火災(zāi)的過 程中，co 的含量會遠高于正常情況下的含量，因此通過測量空氣中的 co 的 含量，便可準確判斷是否發(fā)生了火災(zāi)，并且可以早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。近年來，co 傳感技術(shù)有了一定的突破大空間火災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)是屬于非接觸式火災(zāi)探測 技術(shù)，它可以安裝在普通點型火災(zāi)探測器無法發(fā)揮效能的高大空間內(nèi)監(jiān)測火 災(zāi)，可以實現(xiàn)早期預(yù)報火災(zāi)，還可以利用

29、攝像機監(jiān)視現(xiàn)場的方法，克服誤報， 提高報警的可靠性和快速性。 3. 網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)自動報警技術(shù) 目前，國內(nèi)的火災(zāi)報警及聯(lián)動控制主要采用多總線一體化控制模式，即 所有的現(xiàn)場設(shè)備均由一臺控制器集中控制，控制器根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備檢測到的信 息進行信息處理，完成狀態(tài)修正、火災(zāi)報警、故障判定及聯(lián)動控制等功能。 這種系統(tǒng)采用總線制編碼尋址方式，每一回路可控的編碼地址有限對于一個 大型系統(tǒng)，主控制器采用主從式多cpu并行處理模式，分回路控制，通過內(nèi) 部多總線進行cpu間的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的統(tǒng)一集中控制這種技術(shù) 一旦主控制器發(fā)生故障，將面臨整個大系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險。此外，這種技術(shù)在 分散型，大規(guī)模建筑群中應(yīng)用存在一

30、定的局限性，因此網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)報警控制 技術(shù)將成為今后的發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)報警控制技術(shù)采用多個區(qū)域報警控 制器組成一個基于某種網(wǎng)絡(luò)通訊方式的局域網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每個區(qū)域控制器 與其所控設(shè)備組成一個相對獨立的報警區(qū)域控制器之間通過局域網(wǎng)絡(luò)進行數(shù) 據(jù)交換，完成交互的顯示和控制功能。這種技術(shù)不僅克服了上述風(fēng)險，還可 使整個系統(tǒng)處于多臺控制器的監(jiān)控之中，消除了由于操作人員的疏忽造成的 損失。這種技術(shù)可以將一個單位甚至一個城市的消防系統(tǒng)納人到一個大系統(tǒng) 中，再結(jié)合城市通信指揮系統(tǒng)、住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)和現(xiàn)代火災(zāi)信息處理 技術(shù)。這樣不僅提高了系統(tǒng)的安全性，而且還可以及早發(fā)現(xiàn)火警，作出快速 反應(yīng)，迅速組織滅火，

31、將火災(zāi)損失降低到最低限度。 第第 2 章章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分析分析 2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了整個系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)為雙 層總線結(jié)構(gòu)，一條總線將上位機(工控機)與下位機(單片機)連接起來。另一 條總線將下位機與溫度傳感器、煙霧采集測點連接起來,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。每 個單片機可掛接多個溫度傳感器和離子感煙探頭，溫度總線可支持智能溫度 傳感器。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信采用 crc8 糾錯校驗，并保證系統(tǒng)能在惡劣環(huán) 境下可靠地運行。系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1。 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 2.2 系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)的工作原理 本系統(tǒng)的上位機采用了工業(yè)控

32、制 pc 機,安裝于總控室,它負責(zé)各個子站 (下位機)的供電、通信控制、狀態(tài)顯示和報警決策。子站測量監(jiān)測范圍內(nèi)的 溫度和煙霧,并儲存于數(shù)據(jù)存儲器 ram 中,等待上位機的發(fā)送指令。上位機 通過通信模塊發(fā)送巡檢命令,從下位機獲取溫度數(shù)據(jù)和煙霧數(shù)據(jù),并同參考閾 值比較,做出正常還是異常的判斷,如果監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)異常,則上位機將命令 該站點繼續(xù)檢測并上報每一點的溫度值和煙霧濃度狀態(tài),通過分析做出最終 判斷(火災(zāi)或傳感器有故障)。 2.2.1 串行通信模塊串行通信模塊 由于各溫度測控點之間的距離不同，現(xiàn)場的要求也不同，系統(tǒng)采用主從 式多機通信網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)溫度監(jiān)控。通信接口采用標準的 rs-485 通信

33、接口。 主機可以遠距離控制現(xiàn)場，操作者通過主機控制面板，調(diào)節(jié)各從機的設(shè)定溫 度閾值。子站實時采集與其相連的一系列溫度傳感器的數(shù)據(jù)，經(jīng)過各個子站 的處理后，通過遠程通信接口電路，把代表電纜位置信息的傳感器編號以及 相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)傳送給主機。該設(shè)計簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于管理和維護。 2.2.2 子站的硬件設(shè)計子站的硬件設(shè)計 子站的核心是 intel 公司的 8 位單片機 89c5121，系統(tǒng)采用 at89c52 單片機通過串行通信來實現(xiàn)各數(shù)據(jù)的采集。intel 89c51 具有 4kb eeprom 作為程序存儲器，128b ram 作為數(shù)據(jù)存儲器2。復(fù)位電路采用上電自動復(fù) 位、按鈕手動復(fù)位和定時器

34、（看門狗）自動復(fù)位多重復(fù)位設(shè)計，以保證子站 工作的可靠性。時鐘電路由外接石英晶體振蕩器和電容構(gòu)成的三點式振蕩電 路及內(nèi)部反向放大器構(gòu)成，時鐘頻率為 11.0592 mhz intel 89c51 的 16 位內(nèi)部定時/計數(shù)器以中斷方式工作，控制子站定時 掃描與之相連的傳感器，內(nèi)部并行口線則用于子站與溫度傳感器之間的單總 線數(shù)據(jù)傳輸。考慮到一臺子站要連接多個溫度傳感器，且距離較遠，因此增 加了驅(qū)動接口電路，由光電耦合連接傳感器，從而提高子站的抗干擾能力和 可靠性。 2.3 溫度數(shù)據(jù)的采集溫度數(shù)據(jù)的采集 傳統(tǒng)的溫度檢測系統(tǒng)使用熱敏電阻作為溫度敏感元件，熱敏電阻主要優(yōu) 點是成本低，但需后續(xù)信號處理電

35、路，而且可靠性相對較差，準確度和精度 都較低。本設(shè)計溫度傳感器采用美國 dallas 公司生產(chǎn)的數(shù)字式溫度傳感 器 ds18b2028，它支持 dallas 觸摸（touch）接口，遵循單線協(xié)議，可以 與處理器進行雙向通信，是一種使用起來非常方便的溫度傳感器。使用 ds18b20 的測溫系統(tǒng)，電路簡單，應(yīng)用方便靈活，在常溫測量中有較大的優(yōu) 勢，與總線結(jié)合應(yīng)用前景更加廣闊，在工業(yè)過程、空調(diào)系統(tǒng)、智能樓宇等領(lǐng) 域的測量會有廣泛的應(yīng)用。 2.3.1 溫度傳感器特性溫度傳感器特性 2.3.1.1 ds18b20 硬件結(jié)構(gòu)及特點硬件結(jié)構(gòu)及特點 溫度傳感器采用美國 dallas 公司生產(chǎn)的新型溫度檢測器件

36、 ds18b20，為單片結(jié)構(gòu)，體積小，外部僅有三腳：1-gnd（地） 、2-dq（數(shù) 據(jù)線） 、3-vdd（電源） 。其結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。 圖 2.2ds18b20 的結(jié)構(gòu)框圖 圖 2.3 描述了 ds18b20 的主要元件，它主要由四個部分組成： 1)64 位 rom；2）溫度傳感器；3）非易失性報警高位、低位觸發(fā)器；4）設(shè) 置顯示器，ds18b20 由單信號線在高電平時存儲內(nèi)部電源，低電平時關(guān)掉電 源供給，直到其恢復(fù)高電平狀態(tài)。也可由外部電源供給 3v-5v 電壓。 雖然 ds18b20 支持寄生電源工作方式，但是當(dāng)總線上所掛接的 ds18b20 數(shù)量超過 8 個時，不宜采用寄生電源

37、的供電方式，而采用電源直接供電的方 式，以保證溫度測量的可靠性。多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路原理如圖 2.4 所示，采用外部電源供電方式。該器件的主要特性如下： 1、體積小、功耗低、抗干擾能力強易于微處理器連接； 2、溫度測量范圍為55c125c； 3、通過編程可以實現(xiàn) 912 位的溫度讀數(shù)29，即具有可調(diào)溫度分辨率； 4、每個 ds18b20 出廠時具有唯一的 64 位序列號，因此一條總線上可同 時掛接多個 ds18b20； 5、內(nèi)含寄生電源，也可以外接5v 電源； 6、同微處理器雙向通訊時，不須外加 a/d 轉(zhuǎn)換電路。因而特別適合于 構(gòu)成多路多點溫度測量系統(tǒng)。 圖 2.3多點溫度采集原理圖

38、2.3.1.2 ds18b20 的溫度測量原理的溫度測量原理 ds18b20 內(nèi)部的低溫系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號 f0，高溫系數(shù)振 蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號 f。當(dāng)計數(shù)門打開時，ds18b20 對 f0記數(shù)， 記數(shù)門開，通過時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。 低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于生產(chǎn)固定頻率的脈沖 信號送給計數(shù)器 1，而高溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率隨溫度變化明顯，它產(chǎn)生 的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在-55c 所 對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計 數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存

39、器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù) 置值重新裝入，并再次對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行記數(shù)，如此循 環(huán)直到計數(shù)器 2 記數(shù)減到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器 中的數(shù)值即為所測溫度。圖 2.5 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中 的非線性，其輸出用于修正器 1 的預(yù)置值。測量結(jié)果暫存于溫度寄存器中， 利用單片機可以方便地讀出來。 圖 2.4 ds18b20 內(nèi)部溫度測量電路原理圖 由于總線上可能同時有多個溫度傳感器，所以在發(fā)送讀取命令前必須先 向總線上發(fā)送 ds18b20 的 64 位序列號，總線上的每一個溫度傳感器將這個 64 位序列號與自已固有的 64 位序列號相比對

40、，只有序列號匹配上的那一個 溫度傳感器在隨后的讀取命令中被讀取出溫度數(shù)據(jù)。因此，掛接在總線上的 每一個溫度傳感器在事先都要用讀 rom 命令（33h）讀取出 64 位序列號， 預(yù)先寫入?yún)R編程序中，供程序循環(huán)發(fā)送這些序列號，讀取每一個傳感器的溫 度值。讀出的溫度暫時存入單片機的數(shù)據(jù)存儲器中，等待通過 rs422 口發(fā) 送至上位機。系統(tǒng)的軟件流程如圖 2.6。 圖 2.5 統(tǒng)軟件流程 以下程序為啟動溫度轉(zhuǎn)換子程序，程序中所用代號參照圖 2.4 多點溫度 采集原理圖。 mov a， #44h mov r5，#8 sdata：rrc a jc send1 clr p1.7 clrp1.3 nop sj

41、mp send0 send1：clrp1.7 clrp1.3 nop setb p1.3 send0：mov r6，50 djnz r6，$ setb p1.7 mov r6，20 djnz r6，$ djnz r5，sdata ret 2.3.2 ds18b20 設(shè)計中存在的幾個問題設(shè)計中存在的幾個問題 dsl8b20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用接口線少等 優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： 1.較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于dsl8b20與微處 理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對dsl8b20進行讀寫編程時，必須嚴格 的保證讀寫時序，否則將無法讀

42、取測溫結(jié)果。 2.在dsl8b20的有關(guān)資料中均未提及l(fā)wire上所掛dsl8b20數(shù)量問題， 容易使人誤認為可以掛任意多個dsl8b20，在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)l wire上所掛dsl8b20超過8個時，就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動問題，這一 點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 3.連接dsl8b20的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當(dāng)采用普通信號 電纜傳輸長度超過50米時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為 雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通信距離可達150米。這主要是由于總線分布電 容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用dsl8b20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè) 計時要充分考慮總線分布電容

43、和阻抗匹配問題。實際應(yīng)用中，測溫電纜線建 議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接vcc和地線， 屏蔽層在源端單點接地。 2.3.3 rom 操作指令及其含義操作指令及其含義 1、read rom 33h 這個命令允許總線控制器讀到 ds18b20 的 5 位系列編碼，唯一的序列號 和 8 位 crc 碼。只有在總線上存在單只 ds18b20 的時候才能使用這個命令。 如果總線上存在不止一個從機，當(dāng)所有從機試圖同時傳遞信號時就會發(fā)生數(shù) 據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成相“與”的效果） 2、catch rom 55h 匹配 rom 命令，后跟 64 位 rom 序列，讓總線控制器在多

44、點總線上定位 一只特定的 ds18b20，只有和 64 位 rom 序列號完全匹配的 ds18b20 才能響 應(yīng)隨后的存儲器操作。所有的 64 位 rom 序列不匹配的從機都將等待復(fù)位脈 沖。這條命令在總線上有單個或多個器件都可以使用。 1、skip rom cch 跳轉(zhuǎn)命令，這條命令允許總線控制器不用提供 64 位 rom 編碼就使用存 儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。如果總線上不止一個從 機，在 skip rom 命令后跟著一條讀命令，由于多個從機同時傳送信號，總 線上就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。 2、search rom 0f0h 當(dāng)一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器可能并不知道單總線上

45、有多少個器 件或他們的 64 位 rom 編碼。搜索 rom 命令允許總線控制器用排除法識別總 線上的所有從機的 64 位編碼。 3、alarm search ech 這條命令的流程和 search rom 相同，然而只有在最近一次測溫后遇到 符合報警條件的情況，ds18b20 才會響應(yīng)這條命令，報警條件定義為溫度高 于 th 或低于 tl。只要 ds18b20 不掉電，報警狀態(tài)將一直保持直到再一次測 得的溫度值達不到報警條件。 2.3.4 存儲器操作指令代碼及其含義存儲器操作指令代碼及其含義 1、write scratchpad 4eh 這個命令向 ds18b20 的暫存器 th 和 tl

46、中寫入數(shù)據(jù)，可以在任何時刻發(fā) 出復(fù)位命令來中止寫入。 2、read scratchpad 0beh 這個命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第一個字節(jié)開始，一直進行下去， 直到第九個字節(jié)（crc）讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何 時間發(fā)出復(fù)位命令來終止。 3、copy scratchpad 48h 這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 ds18b20 的 e2prom 的存儲器里，即把 溫度報警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲器里，如果總線控制器里在這條命令之 后隨著發(fā)出讀時間隙，而 ds18b20 又忙于把暫存器拷貝到 e2prom 存儲器， ds18b20 就會輸出一個 0，如果拷貝結(jié)束的話，ds1

47、8b20 則輸出 1。如果使用 寄生電源，總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即啟動強上拉并最少保持 10ms。 4、convert t 44h 這條命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而 ds18b20 保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時間隙， 而 ds18b20 又忙于做時間轉(zhuǎn)換的話，ds18b20 將在總線輸出 0，若溫度轉(zhuǎn)換 完成，則輸出 1。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令之后 立即啟動強上拉，并保持 500ms 以上的時間。 5、recall e2 0b8h 這條命令把 e2prom 中的數(shù)值拷貝到溫度寄存器中。這種拷貝操作在 ds1

48、8b20 上電時自動執(zhí)行。這樣器件一上電，暫存器馬上就存在有效的數(shù)據(jù) 了。若在這條命令發(fā)出之后讀數(shù)據(jù)隙，器件會輸出溫度轉(zhuǎn)換的標識：0 為忙； 1 為完成。 4、read power supply 0b4h 若把這條命令發(fā)給 ds18b20 后發(fā)出讀時間隙，器件返回它的電源模式： 0 為寄生電源；1 為外部電源。 2.4 煙霧監(jiān)測煙霧監(jiān)測 2.4.1 煙霧監(jiān)測原理煙霧監(jiān)測原理 由于溫度過高引發(fā)的火災(zāi)現(xiàn)場的另一特點是有大量的煙霧存在，根據(jù)這 一特點，在系統(tǒng)中加入感煙器件。通過監(jiān)測現(xiàn)場煙霧濃度，進一步增強系統(tǒng) 的可靠性。系統(tǒng)采用的感煙器件為離子型感煙器。它本身相當(dāng)于一個開關(guān)， 在正常狀態(tài)下開關(guān)開啟，

49、當(dāng)監(jiān)測到煙霧濃度過高發(fā)生報警時開關(guān)閉合。其示 意圖如圖 2.7 所示。該型感煙器用于檢測電纜絕緣受熱及燃燒時產(chǎn)生的有色 或無色化學(xué)氣體，這是采用紅外或非離子型感煙探頭所無法實現(xiàn)。 （a） (b) 圖 2.6 煙霧檢測原理 煙霧檢測原理如圖 2.10 所示： 1、正常情況時： 光電偶合器斷開，節(jié)點 1 為高電平，通過反向器后，輸出端 2 為低電平。 p0.0 口讀取值為 0。 2、報警情況時： 光電偶合器閉合，節(jié)點 1 為低電平，通過反向器后，輸出端 2 為高電平。 p0.0 口讀取值為 1。 系統(tǒng)定時查詢單片機的 p0 口，根據(jù) p0 口的狀態(tài)判斷感煙器是否報警。 感煙器工作電壓為 24v。

50、圖 2.7煙霧檢測原理 2.4.2 離子感煙器的詳細介紹離子感煙器的詳細介紹 jty-lz-1412 和 jty-lz-1424 型為采用現(xiàn)代工藝技術(shù)的離子感煙探測器。 此類探測器設(shè)計對開放式區(qū)域提供保護。探測器的運行狀況和靈敏度能夠現(xiàn) 場測試。作為自鎖型探測器，當(dāng)報警鎖定后，須通過瞬間中斷電源來使其復(fù) 位。 工作原理：探測器上有一只發(fā)光二極管作為探測器現(xiàn)場的顯示。如果探 測器通電，處于正常監(jiān)視狀態(tài)，led 會每 10 秒閃亮一次。在報警狀態(tài)， led 將鎖定恒亮直至探測器復(fù)位。每一探測器內(nèi)含一對常開觸點（a 型） 用于聯(lián)接到報警控制電路還有一組常開/常閉輔助觸點（c 點） 。對探測器電 源的

51、監(jiān)視是通過在探測器電源回路末端安裝一電源監(jiān)視終端斷電器來完成的。 當(dāng)電流加向并流過探測器時，終端電源監(jiān)視模塊被上電，其斷電器觸點閉合 使控制器的報警回路形成閉合的串聯(lián)電路。一旦斷電或探測器回路斷開，終 端模塊將失電，斷電器觸點脫開并向控制器觸發(fā)故障信號。 第第 3 章章 系統(tǒng)多機通訊及接口系統(tǒng)多機通訊及接口 3.1 rs232 與與 rs485 接口的特點接口的特點 子站負責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行簡單的處理，通過接口電路把傳感 器編號以及相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)傳送給主機。intel 89c52 具有片內(nèi)串行接口，在 串行口控制寄存器 scon 的控制下，可以方便地工作在移位寄存器方式、 波特率可變的

52、 8 位異步通信方式、波特率固定的 9 位異步通信方式和波特率 可變的 9 位異步通信方式中。由于 intel 89c51 的串行口為 ttl 電平，而上 位機（主機）的串行口為 rs-232 電平，因此通常的設(shè)計是采用 mc1488/mc1489 電平轉(zhuǎn)換接口電路。 rs232 串行通信標準規(guī)定26，驅(qū)動器允許有 2 500 pf 的電容負載， 因此通信距離受到很大限制，一般通信距離不超過 15 m。此外，rs232 串行接口采用單端信號傳輸方式，其抗干擾能力較差。考慮到 rs232 串 行接口的固有缺點以及子站數(shù)量多、分布范圍大、距離主機較遠等實際情況， 本設(shè)計采用 rs485 串行總線3

53、3構(gòu)成子站與主機的接口。rs485 串行數(shù) 據(jù)發(fā)送接收器采用平衡發(fā)送和差分接收，具有很強的抑制共模干擾能力，而 且接受器具有較高的靈敏度，因此通信距離可達到 1 000 m 以上。 在通信線路安裝方面，rs485 總線比 rs232 總線具有很多優(yōu)勢： rs232 總線采用三線共地傳輸，而 rs485 總線采用兩線差分傳輸，也 就是說，采用 rs485 總線可以利用一對雙絞線方便地構(gòu)成主機與多個子 站的分布式系統(tǒng)。 rs485 接口芯片可以采用 max 公司的數(shù)據(jù)接口芯片 max1480b27。 3.2 多機通訊原理多機通訊原理 分布在各個監(jiān)控位置的下位機將各溫度測點所采集到的溫度數(shù)據(jù)及離子

54、感煙器所采集的現(xiàn)場煙霧數(shù)據(jù)通過 rs485 口傳送到上位機，利用上位機強 大的數(shù)據(jù)處理和控制功能，進行集中監(jiān)控，實現(xiàn)溫度超限報警，甚至通過控 制模塊啟動降溫裝置，如果判斷發(fā)生火災(zāi)，還可以啟動滅火裝置進行滅火。 溫度傳感器到下位機的最遠距離為 100 米，上位機到下位機的距離為 1500 米，因此可對方圓 3 公里的范圍進行監(jiān)控。系統(tǒng)通信采用美信公司的 rs485 數(shù)據(jù)接口芯片 max1480b。圖 4.1 為通訊原理圖。 圖 3.1通訊原理圖 下位機與多個溫度傳感器之間由 74ls244 驅(qū)動芯片相連，其引腳圖如圖 3.2。 圖 3.2 74ls244 引腳圖 3.3 多機通訊的軟件協(xié)議多機通

55、訊的軟件協(xié)議 通信協(xié)議是對數(shù)據(jù)傳送方式的規(guī)定，包括數(shù)據(jù)格式定義、數(shù)據(jù)位定義和 握手信號約定等，通信雙方必須遵從統(tǒng)一的通信協(xié)議。在本設(shè)計中，因被測 信號頻率不高且采集的數(shù)據(jù)量不多，所以采用異步串行通訊，通信協(xié)議為： 無起始位和奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位 8 位、停止位 1 位、波特率 9600bps、傳送 碼為 ascii 碼。 3.4 max1480b 通訊接口芯片通訊接口芯片 max1480系列數(shù)字通訊接口芯片，符合rs485rs422接口規(guī)范，用于微 機控制裝置與傳輸線路完全隔離的串行通訊場合。芯片采用28腳。( 1480) 24腳(max1490)雙列直插封裝，用正5v 電源供電。左側(cè)引腳為串行

56、邏輯端、 使能控制端以及電源輸入端，主要信號引腳有三個：di、ro 和de，其中di 為發(fā)送輸入端，與串行口的數(shù)據(jù)發(fā)送端txd相連接，ro 為接收輸出端，與串 行口的數(shù)據(jù)接收端rxd相連接。de為使能控制端，該位拉高電平時接口處于 發(fā)送狀態(tài)，拉低電平時接口處于接收狀態(tài)(max1490是全雙工接口，無此引腳)。 這些引腳可以直接與ttl 或cmos電平相匹配。芯片右側(cè)引腳為串行線路驅(qū)動 器、線路接收器的輸出、輸入及相應(yīng)的控制信號引腳，兩側(cè)的隔離耐壓大于 1600v。其中引腳a、b為輸入、輸出信號復(fù)用。信號傳輸采用一對雙絞線， 在實際使用中傳輸線實現(xiàn)完全“懸浮”，有效地防止傳輸線引入的干擾和意 外

57、短路對控制系統(tǒng)造成損壞。該類接口芯片可以達到很高的串行通訊波特率 和很遠的通訊距離，其中max1480b的通訊波特率為250kbps，而max1480a 的 通訊波特率可達2.5mbps，通訊距離可達1200米。該芯片的工作電壓很低， 工作電流很小，毫瓦級的功率消耗，內(nèi)部設(shè)有過流、過熱保護機制，與單片 機配合使用，可以構(gòu)成低成本、高性能、高可靠性的多路信號異步串行傳輸 系統(tǒng)。 該芯片即可以用來發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以用來接收數(shù)據(jù)。當(dāng) 11 腳為高電平 時，芯片用來發(fā)送數(shù)據(jù)。出現(xiàn)在 9 腳上的低電平導(dǎo)致輸出端 a（23 腳）低， b（25 腳）高。相反出現(xiàn)在 9 腳上的高電平導(dǎo)致輸出端 a 高，b 低。

58、當(dāng) 11 腳 為低電平時，芯片用來接收數(shù)據(jù)。如果 a 端高于 b 端 200mv，13 腳將出現(xiàn)低 電平。如果 a 端低于 b 端 200mv，13 腳將出現(xiàn)高電平。所以 9 腳、11 腳、 13 腳分別與單片機的 txd、p1.1、rxd 相連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。其管 腳介紹如下表 4.2： 表 4.2：max1480b 管腳介紹 max1480b 管腳 非隔離端管腳 名稱功能 1，2，8，10vcc1-vcc4為邏輯端（非隔離端）提供+5v 電壓。 3，4d1，d2內(nèi)部連接使管腳分離。 5gnd1邏輯端電源地，與管腳 12（電源地）相連。 6fs頻率選擇輸入。若 fs=vcc 或開狀態(tài)

59、時， 改變頻率為高電平；若 fs=gnd，改變頻 率為低電平， 。要保證最佳狀態(tài)，需將 fs 與 vcc 相連，要保證最小供給電流，需將 fs 與 vcc 斷開。 7sd關(guān)閉輸入。說明正常操作，當(dāng)其為高電平 時，振蕩器不工作。 9di驅(qū)動輸入。當(dāng) de 高電平時，max1480b 的 di 端低電平驅(qū)動 a 端輸出低電平，b 端 輸出高電平。類似，當(dāng) di 端高電平，驅(qū)動 a 端輸出高電平，b 腳輸出低電平。通過電 阻器驅(qū)動內(nèi)部 led 陰極。 （見圖 1max1480b 中表 1） 11de驅(qū)動使能輸入端。給 de 端家高電平，驅(qū)動 a 和 b 輸出，當(dāng) de 端高電平時，驅(qū)動器輸 出高阻抗

60、，當(dāng)驅(qū)動器輸出時，裝置為線性 驅(qū)動器，當(dāng)驅(qū)動器輸出高阻抗時，則為線 性接收器。通過電阻器驅(qū)動內(nèi)部 led 陽極。 ro 輸出接收器。若 ab200 mv，ro 端高電 平；若 ab200 mv，ro 端低電 平；若 ab 200mv，ro 端為高電平。必 須上拉到 vcc 才能打開接收器。 14vcc5邏輯端（非隔離端）+5v 電壓 rs422 隔離端管腳 15iso ro led隔離接收器輸出器輸出 led，max1480b 內(nèi)部發(fā)光二極管陽極和陰極通過電阻器連 接到 iso ro drv 端。如圖所示。 16iso com2隔離端公共端。連接到 iso com1 端（20 管腳） 。 17