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1、毕业设计（论文）报告题 目 智能应急灯系统的设计 系 别 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2013年 4 月无锡科技职业学院毕业设计（论文）智能应急灯系统的设计24智能应急灯系统的设计摘要：本文设计了一种基于单片机的应急灯控制器。该设计以MCS-51单片机为核心，符合消防应急灯具国家标准GBl7945-2000。论文首先分析了智能消防应急疏散照明的技术背景及目前的发展现状和未来的发展趋势，说明设计的意义及目标。接着介绍了常用智能消防应急灯的分类，着重说明了自带电源智能消防应急灯具的工作原理，提出了符合国家标准的总体结构框图。随后，合理的选择了主要器件，给出了三个关键模块的具体电路图
2、，包括电源模块、单片机模块和通信模块，并分析其工作原理，实现了掉电检测与电源转换、电池状态检测、光源状态检测以及RS-485通信等功能。在软件设计方面，分析了控制器的工作逻辑，画出了系统主程序框图和电池开路、短路及正常状态分析流程图。关键词：单片机、应急灯、消防、RS-485通信A Design of MCU-based Controller of Emergency LuminaryAbstract：This paper presents an emergency luminary controller based on single-chip microcomputer. The desi
3、gn uses the MCS-51 microcontroller as the core and meets the requirement of the national standards for fire emergency luminary GBl7945-2000. Firstly, the technical background, the current study and the development trend of the fire emergency evacuation lighting as well as the significance and the ob
4、jectives of this design are expound. Then, the classification of the fire emergency luminary widely used and the principle of self-powered emergency luminary for fire fighting are highlighted. The overall structure diagram according to the national standard is also presented. Subsequently, after the
5、 key devices were reasonably chosen, the specific circuit diagram of three important modules including the power modules, the CPU module and the photo-electrical isolated communication module are presented. The operation of every module is analyzed. The functions of power-down detection, power conve
6、rsion, battery state detection, lighting LED state inspection and RS-485 communication are achieved. In the design of software, the work logic of the controller and the main block diagram of the system are introduced. The flowchart to analyze the three states of battery, open circuit, short circuit
7、and the normal are drawn. Keywords: Single-chip microcomputer、Emergency luminary、Fire fighting、RS-485communication目录前言1第一章 智能应急灯系统21.1 智能应急灯背景介绍21.2 相关技术的发展现状及趋势21.3 课题意义及其目的3第二章 智能消防应急灯工作原理42.1 常用智能消防应急灯42.2 自带电源型智能消防应急灯具工作原理42.3 本智能消防应急灯设计的总体结构52.3.1 系统硬件设计52.3.2 应急灯单元5第三章 硬件电路分析63.1 电源模块63.1.1 主电
8、电路73.1.2 Li电池模块83.2 单片机模块113.2.1 器件选型123.2.2 分析电路163.3 通信模块173.3.1 器件选型173.3.2 分析电路19第四章 软件分析20第五章 总结22谢辞23参考文献24附录25前言应急灯是由应急电源供电的，提供必要处所应急照明用的灯具。应急灯被广泛地用于工厂、学校、仓库、码头、机场、医院、宾馆、酒店、大型办公楼、高档娱乐场等人员密集的场所。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用，单片机的应用已经渗透到国民经济的各个部门和领域，它起到了越来越重要的作用。广泛用在在各种控制电路中用来完善电路的
9、控制功能。对传统应急灯控制电路的改进。首先要根据相关的技术规范，其次对应急灯控制电路进行分析改进，完善各种控制要求，增加一些辅助控制功能，增强其控制性。本课题设计的智能应急灯系统主控制用MCS-51单片机作微处理器，应急灯单元也用MCS-51系列单片机作微处理器。单片机因为其性能十分稳定、适应能力强，并且开发价格低廉、门槛低，非常适用于工业控制中。主控制器和应急灯单元共同构成多单片机通信系统，应急灯嵌入的单片机主要完成应急灯状态采集、点亮或熄灭应急灯的功能，并与主控制器进行通信。应急灯的状态及时送往上位主控制器，并在主控制器上显示出来，如果是故障状态则主控制器会有相应的声光显示。随着科技的进步
10、和社会的发展，单体建筑的面积越来越大，建筑高度越来越高，聚集的人员越来越多，当建筑物内部发生火灾时，造成人员严重伤亡的危险性越来越大，所以良好的应急照明系统是一个相当重要的安全设施，是保障建筑物内人员安全、及时疏散的前提，并且利于救援工作的顺利进行，从而最大限度地减少人员的伤亡和降低财产的损失。本课题设计的智能应急灯主要用于消防领域。当火灾发生时，正常供电可能无法使用，这时候智能应急灯就为撤离人员和消防人员提供了应急照明。第一章 智能应急灯系统1.1 智能应急灯背景介绍所谓应急照明，是指在非正常状态下才使用的照明设施，包括：备用照明、疏散照明、安全照明。随着我国综合国力的不断增强，人民生活水平
11、的日益提高，公众聚集场所越来越多，公众聚集场所火灾事故也日趋频繁，特别是群死群伤恶性火灾时有发生，不但造成了大量人员伤亡，而且影响了社会政治稳定。消防应急灯具作为一种重要的消防器材，广泛应用于宾馆、商场、娱乐场所等公众聚集场所，其功能是这些场所发生火灾断电后，应急灯具自动照明，引导被困人员疏散。消防应急疏散照明技术是一项重要的救生疏散技术。近几年，随着国民经济的高速发展，高大而复杂的智能建筑日益增多，对消防安全的要求越来越高，消防应急灯具的品种不断增多(如表1.1)，性能不断改进，技术水平有了很人提高。按功能分照明或标志照明和标志消防应急灯按工作方式分持续工作型、非持续工作型按应急供电方式分自
12、带电源型、集中电源型按工作实现方式分独立控制型、集中控制型、字母控制型按安装高度分高位安装型、低位安装型、高低位复合安装型按用途分消防应急照明灯、消防应急标志灯、消防应急照明标志灯表1.1 消防应急灯的分类 欧美等发达国家消防应急疏散照明技术发展较早、较快，一直处于领先地位，上述各种灯具已被大量生产和广泛应用。我国起步较晚，但近年来发展也很快。目前，国内已申请到国家公安部消防产品认证的应急灯制造商大约300余家，但产品质量、性能和品种同发达国家相比还有一定的差距。只有少数大型企业及一些合资企业的产品与国外产品相差无几，并向智能环保型方向发展，但价格稍高。现在，自带电源独立控制型消防应急灯具是我
13、国的主要应急灯具产品。1.2 相关技术的发展现状及趋势目前蓄电池供电方式主要采用如下两种形式：一种是独立式供电，每个应急灯自带备用蓄电池，平时由市电供电，只有当市电电源切断时，备用电源才自动投入运行；另一种是采用集中式供电，每个应急灯本身不带电源，市电故障时，由专用集中式应急电源供电。针对两种不同的供电方式必须提供不同的内部控制电路。本文设计的控制电路是独立式供电的应急灯具。目前国内大部分的应急灯具采用的都是由分离器件搭配通用lC(如555、LM358)构建控制系统。国家对消防应急灯具有完整的国家标准(GBl7945-2000)，要求应急灯具具备完善的应急转换、充电保护和故障检测、保护和显示等
14、功能，这要求有当数量的分离元件，同时对单个元件的特性要求也较高。部分厂商出于降低成本的目的，只能提供应急转换、充电计时等功能，而不能完整的提供的故障检测、故障显示和保护等国家标准所强制要求达到的指标。国内市场也出现了应急灯具的控制芯片，但是其存在的主要问题：1.对电池的保护不够。大多采用慢速充电的方式给应急电源进行持续充电，应急电源充满后没有涓流充电过程，容易导致应急电源的过充；2.没有充电时间可选，不能适应于不同型号的电池；3.应急照明灯和应急标志灯需要采用不同的控制芯片；4.应急工作时间达不到标准要求的90min；5.终止电压偏低，未能满足标准规定额定电压要求的80；6.充放电耐久试验末次
15、放电时间达不到首次放电时间的85。1.3 课题意义及其目的据权威人士估计，全国应急灯一年的市场总需求量大概在4亿左右。随着国民经济的发展、社会安全意识的提高，对公众安全的要求只会越来越高，意味着应急灯具市场必然从不成熟走向成熟。目前的应急灯具大部分不同程度的存在着质量不过关、安全隐患，直接威胁到公众的安全。造成这种局面的直接原因来源于应急控制电路。设计安全性能更好、稳定性更高的消防应急灯控制芯片是必然的趋势。 第二章 智能消防应急灯工作原理2.1 常用智能消防应急灯自19世纪40年代开始，国家及地方权威性机构就明文规定了应急灯在商业楼房，工业设施及公共场所方面的使用，以确保人们远离由于火灾或其他事故引起的恐慌所带来的对生命财产安全的威胁。应急灯广泛运用于大型场所如银行营业厅，商场等人口聚集比较多的地方，以有效的确保外出人员的安全。目前市场上应急灯按应急供电方式分为
