范大鳴

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧 葫蘆島125005）

0 引言

船舶安裝火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的目的，就是及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，及時(shí)采取滅火、疏散等措施，最大限度地降低因火災(zāi)帶來的損失。船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是由控制裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、以及具有其它輔助功能裝置組成的。在火災(zāi)初期它將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時(shí)間等，使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少因火災(zāi)造成的生命和財(cái)產(chǎn)的損失，是人們與火災(zāi)做斗爭(zhēng)的有力工具。

1 船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖 1所示[1]，系統(tǒng)各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)由TI公司TMS320F2812控制，系統(tǒng)采用CAN總線將各節(jié)點(diǎn)連成一個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。CAN總線采用多主串行通信協(xié)議，具有高級(jí)別的安全性，可以有效地支持分布式適時(shí)控制，通信速度最高達(dá) 1Mbps。較之目前許多 RS-485基于R線構(gòu)建的分布式控制系統(tǒng)而言，基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng)在以下方面具有明顯的優(yōu)越性：①網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)；②開發(fā)周期短；③已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)協(xié)議；④最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 TMS320F2812介紹

TMS320F2812[2]是 TI公司新推出的數(shù)字信號(hào)處理器，器件上集成了多種先進(jìn)的外設(shè)，具有更高的運(yùn)算的精度（32位）和系統(tǒng)的處理能力（達(dá)到150MIPS）。該處理器集成 128KB的Flash存儲(chǔ)器，4KB的引導(dǎo)ROM，數(shù)學(xué)運(yùn)算表以及2KB的 OTP ROM，從而大大改善了應(yīng)用的靈活性。16通道高性能12位ADC單元提供了兩個(gè)采用保持電路，可以實(shí)現(xiàn)雙通道信號(hào)同步采用。

1.3 CAN總線

TMS320F2812內(nèi)帶CAN控制器，使整個(gè)電路的外圍設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化，可靠性也得到提高。由于CAN總線具有傳輸距離較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)的傳輸率高，CAN總線具有線間干擾小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。DSP的CANRX和CANTX先通過高速光耦6N137與TJA1050連接，實(shí)現(xiàn)了總線的電氣隔離；采用了 TJA1050作為驅(qū)動(dòng)器是完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)；高速率最高達(dá) 1Mbit/s；電磁抗干擾性能好；不上電的節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)總線造成擾動(dòng)；至少可以連接120個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN通信接口電路如圖2所示。

圖2 CAN通信接口電路

1.4 火災(zāi)信息采集的實(shí)現(xiàn)

為了提高船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)的準(zhǔn)確度，系統(tǒng)用了感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器和火焰探測(cè)器，并且不再是簡(jiǎn)單的依靠火災(zāi)探測(cè)器內(nèi)部電路設(shè)置的閥值來確定是否發(fā)出火災(zāi)報(bào)警，而是由探測(cè)器把監(jiān)視場(chǎng)所的兩個(gè)火災(zāi)數(shù)據(jù)信息通過 CAN總線實(shí)時(shí)地傳輸給DSP，根據(jù)DSP內(nèi)部智能算法進(jìn)行處理后，作用于滅火設(shè)備[3]。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)部分主要是各種控制程序和數(shù)據(jù)采集，以及CAN的通信程序[4]。DSP的初始化程序流程圖，如圖3所示。主要設(shè)置CAN控制器的通信參數(shù)。需要初始化的寄存器主要包括:模式寄存器、時(shí)鐘分頻寄存器、濾波寄存器、中線定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器。

圖3 DSP初始化

3 結(jié)束語(yǔ)

船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用DSP，實(shí)現(xiàn)了多種信息量的采集處理；在數(shù)據(jù)傳輸上采用CAN，增強(qiáng)通信的可靠性并且提高了傳輸距離及傳輸速度；加強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性，提高了系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力；減少了火災(zāi)的誤報(bào)和漏報(bào)。整套系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合理，系統(tǒng)功能完善，性能可靠，滿足船舶海上長(zhǎng)期使用的環(huán)境條件，同時(shí)也具有較高的性價(jià)比。

[1]李業(yè)興, 康曉恩, 鄧志杰, 田建文.基于DSP和CAN總線的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng). 蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2007, (2).

[2]劉和平等. TMS320C28x系列DSP指令和編程指南.北京:清華大學(xué)出版社, 2005, (3).

[3]許焰, 汪劼, 朱善安. 基于 CAN總線的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng).機(jī)電工程, 2007, (2).

[4]吳恒, 夏立. 基于CAN總線的船舶火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì).青島大學(xué)學(xué)報(bào), 2004, (3).