单相消防应急电源系统控制器设计方案

有光电耦合器、多路模拟转换开关组成，同时在光电耦合器的前端为每个开关返回节点接了一只发光二极管，当节点合上时，相应的二极管发光从而能直观判断出来。

模拟信号采集主要包括对市电电压、电流，蓄电池的电压、电流和环境温度的监测。对这些模拟量的检测通过TLC2543采集，TLC2543是TI公司的串行A/D，它拥有12位的高精度，11路通道，快达10us的转换时间。有3个控制输入端片选/CS、输入输出时钟I/O CLOCK和地址输入（数据输入）AIN。它可以通过一个串行三态输出与处理器或外设的串口进行通讯。

2.6 声光报警

为了方便用户，控制器配有指示灯和蜂鸣器。四个灯是键盘上的四个指示灯（主电、应急、充电、故障），当出现应急或故障时开通蜂鸣器。用TLP521-4隔离光偶芯片作为驱动并防止干扰MCU。

2.7 通讯接口

以Modbus协议串行通信时一帧收发的过程和原理如下：数据发送的过程(以发送5到8 位数据位的帧为例)是:程序检测到数据寄存器空标志位UDRE置位时,CPU通过将待发送的数据写入UDR发送数据寄存器来加载发送缓冲器，缓冲的数据待移位寄存器准备就绪时被移入

图4 通讯流程图

其中,再由硬件自动发送，并在TXD引脚上出现。数据接收的过程则与发送相反。数据发送或接收都可用轮询和中断两种方式[5]。远程串行通信的系统结构见图4。

3 上位机的实现

上位机一般指PC机或其他功能较强的嵌入式系统，主要用来处理其他设备（下位机）发送来的数据，并对其发号司令，上位机是相对于下位机而言，一般情况下一个上位机对应几个下位机，把下位机的数据转发给服务器或者把服务器的控制信息发送给下位机，有时候上位机本身就充当服务器。本系统需要用上位机处理控制器传来的各种数据，比如对数据的监测存储等。

3.1 工控软件MCGS的介绍

MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft（各种32位Windows平台上）运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案。

3.2 工控软件MCGS在本设计的实现

工控软件MCGS在本设计中最主要的作用就的数据检测，仿真测试方法如下：先用一根RS232串行通信线在本地近距离连接上位ＰＣ机和测试仪，在MCGS的设备组态窗口中选择通用串口父设备,再给它添加“莫迪康RTU”子设备，并详细配置其对应数据对象(实时数据库中)、寄存器地址等参量,配置及仿真测试界面见图5。由图5可见，选中“设备调试”选项卡后通道值一栏已填满实际数据，即组态软件已采集到所连下位设备发来的数据。因收发数据传输的距离近，故该微机监控系统的实时性很好，几乎无时间延迟和网络传输滞后问题。现场运行表明，该系统稳定可靠，虽因数据串行传输而有时会出现网络传输延迟，但还不至于丢失数据，原因是程序中采用标志变量控制机制，即用一个布尔型变量来标志一帧数据是否收发结束，只有按协议规定完整收发一个数据帧后标志位的值才会变化，程序才会继续向下执行，否则程序处于等待状态直到网络传输延迟结束。这就比简单按照网络传输延迟来计算帧间隔时间要可靠得多，从而保证数据不会丢失。

图5　MCGS通讯测试界面

4 结论

目前，单相应急电源已广泛的用于消防系统中，是一些智能楼宇必不可却的设备之一。本课题设计一个以Atmega16为核心CPU的单相消防应急电源系统控制器，作为一个智能控制器，它实现了多种功能，为整个系统可靠性工作提供了保障。控制器能够很好的对市电和蓄电池进行检测，可以通过485总线，通过Modbus协议将数据发送到几百米的安全宽敞的总的控制台，然后通过上位机组态软件与AVR单片机实时通信。