溫永強(qiáng)

（山西國營大眾機(jī)械廠，山西 太原 030024）

1 概述

射線報警控制器的功能是依據(jù)射線傳感器的檢測信號判斷特定工作場所環(huán)境內(nèi)的射線是否超限，同時根據(jù)紅外探測傳感器信號判斷是否有人員進(jìn)入了現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)定的超限值發(fā)出聲光報警提示信號。本文介紹了射線報警控制器的主要構(gòu)成和實現(xiàn)方法。

2 硬件電路基本構(gòu)成

圖1為射線報警控制器的硬件電路框圖。

圖1 射線報警控制器的硬件電路框圖

2.1 傳感器

輻射及紅外探測報警器可接入4個射線輻射信號傳感器、4個紅外線信號探測傳感器。其中，射線輻射信號傳感器對供電電源要求為DC 30 V，其輸出為30 V幅值的頻率信號；紅外線信號探測傳感器是一種紅外接收器，對電源要求為DC 13 V，輸出為電平信號。

2.2 傳感器接口電路

傳感器接口電路（調(diào)理電路）的功能是：根據(jù)4個射線傳感器和4個紅外線信號探測傳感器輸出的電信號的技術(shù)參數(shù)，將這些電信號電平等級調(diào)整到與MSP430微控器輸入端接口技術(shù)參數(shù)匹配的電平等級。

實際的射線傳感器接口電路見圖2。圖2中，集成電路U1是一種電壓比較器，Vp和Vn分別為電壓比較器的正、負(fù)輸入比較端。S＿IN為射線傳感器的頻率輸出信號，經(jīng)R0、R1分壓和C1直流隔離后輸入到比較器U1的正比較端Vp。這一信號與比較器U1的負(fù)比較端Vn的3 V左右的電平比較后，在U1的輸出端F＿OUT輸出幅值為3 V左右的頻率輸出信號，實現(xiàn)電信號電平等級調(diào)整到與MSP430微控器輸入端接口技術(shù)參數(shù)匹配的電平等級要求。

圖2 射線傳感器接口電路

紅外線信號探測傳感器的接口電路較簡單，在此不再贅述。

2.3 微控器及編程通信接口

圖3為射線報警控制器所采用的微控器基本電路及編程和通信接口電路原理圖。

圖3中，U3為美國TI公司的工業(yè)級MSP430系列微控器，U2為RS232通信接口集成電路，P2是JTAG編程接口。

2.3.1 微控器選取及主要應(yīng)用指標(biāo)

依據(jù)需求，輻射及紅外探測報警器的主控制微控器選擇美國TI公司的工業(yè)級MSP430系列微控器。微控器通過軟件采集各傳感器的信號并與觸摸顯示屏人工設(shè)定的射線超限值進(jìn)行比較，判斷被測環(huán)境中的射線是否超限。如果射線值超限發(fā)出警示信號，若紅外探測器探測到有人員進(jìn)入超限環(huán)境時提醒其迅速離開。

圖3 微控器及編程通信接口

微控器主要應(yīng)用指標(biāo)為：存儲器：60k B＋256B Flash，2k B RAM；低電源電壓供電：1.8 V～3.6 V；超低電功耗：工作時330μA （1 MHz，2.2 V），待機(jī)時1.1μA；精簡指令集高度正交化；具有12 Bit A／D轉(zhuǎn)換器；具有兩種不同的時鐘系統(tǒng)：16 Bit Ti mer＿A計時／計數(shù)器，16 Bit Timer＿B計時／計數(shù)器；片內(nèi)集成兩個比較器：串口0（USART0），串口1（USART1）；具有片內(nèi)JTAG接口。

2.3.2 RS232通信接口

RS232通信接口實現(xiàn)MSP430系列微控器與觸摸屏間的RS232通信。

2.4 聲光報警器接口

聲光報警器接口將MSP430微控器接口的電平等級電信號調(diào)整到與聲光報警器技術(shù)參數(shù)匹配的電平等級。圖4為多路聲光報警電路接口中一路的原理圖，實際上是將微控器發(fā)出的聲光信號進(jìn)行功率放大后送到揚(yáng)聲器或報警燈電路。

2.5 聲光報警電路

它是聲光報警輸出功能電路，由揚(yáng)聲器和LED燈構(gòu)成。

2.6 觸摸屏顯示器

觸摸屏顯示器是輻射及紅外探測報警器的人機(jī)信息交換界面，選擇串行接口智能觸摸屏。

2.7 電源變換電路

從以上的硬件構(gòu)成可以看到：輻射及紅外探測報警器各電路要求電源電路能夠提供多種電壓等級的供電，與系統(tǒng)提供的12 V和5 V電源是有差異的，電源變換電路應(yīng)能滿足以下電源要求：MSP430微控器的電源DC 3.3 V；觸摸屏顯示器電源DC 5 V；紅外線信號探測傳感器電源DC 13 V；聲光報警電路電源DC 13 V；射線輻射信號傳感器電源DC 30 V。

圖4 聲光報警器接口

3 軟件部分

軟件主要由兩部分構(gòu)成：適應(yīng)硬件配置項的硬件監(jiān)控程序和適應(yīng)用戶各種需求的軟件配置。

3.1 適應(yīng)硬件配置項的硬件監(jiān)控程序

在硬件設(shè)計確定后，硬件配置項的硬件監(jiān)控程序應(yīng)能對所有傳感器輸入到微控器的信息進(jìn)行采集和預(yù)處理，對所有微控器控制硬件能提供滿足條件的輸出信息。

3.2 適應(yīng)用戶各種需求的軟件配置

在對用戶需求充分掌握的前提下，提出了詳盡無遺漏的用戶需求分析作為軟件配置的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上提出程序編碼框架并實現(xiàn)軟件編碼。

4 結(jié)束語

本文在簡要分析射線報警器工作原理及組成的基礎(chǔ)上，結(jié)合微控器的應(yīng)用，給出了射線報警控制器的硬件電路設(shè)計。隨著社會的發(fā)展，基于上述設(shè)計原理的報警控制器將廣泛應(yīng)用于機(jī)場、酒店、海關(guān)、倉庫等公共場所，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。