基于STM32的电气火灾监控设备应用开发

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1、基于STM32的电气火灾监控设备应用开发DevelopmentoftheelectricfirepreventiondevicebasedonSTM32吕远张喜平张荣奎深圳市赋安安全系统有限公司，广东，深圳，518000摘要：本文论述了电气火灾监控设备的重要性以及功能，介绍了基于STM32搭载嵌入式操作系统uC/OS-II的电气火灾监控设备的实际开发应用，重点阐述了开发过程中芯片选型，硬件接口设计，操作系统的移植，以及软件的体系结构等内容。较详细的给出了工业控制系统软件的整体设计思路，及软件中各任务的具体运行过程。关键字：消防电气火灾监控设备STM32uC/OS-II1引言随着中

2、国现代化建设的快速发展和人民生活水平的不断提高，用电设备大为增加，与之对应的电气火灾安全隐患随之增多。根据公安部2011年通报[1],我国2010年因电线短路、过负荷及电气设备故障等电气原因引起的火灾共40481起，占火灾总数的30.7%,而在69起较大以上火灾中，电气原因占34.8%。据我国消防部门统计，多年来电气火灾发生率均已高居各类火灾原因之首，造成的损失巨大。电气绝缘老化导致的漏电电流过大或短路、线路过载导致温度过高、用电设备与导线连接处局部过热等均易形成电气火灾隐患[2]。为遏制我国频繁发生的电气火灾，安装专门针对电气线路故障进行前期预警的电气火灾监控系统是非常迫切和必

3、要的。电气火灾监控系统[3]由电气火灾监控设备，剩余电流式电气火灾监控探测器和测温式电气火灾监控探测器组成，还可以包括故障电弧探测装置。电气火灾监控探测器能够监视低压配电系统中尚未造成火灾的隐患，它可以实时地对剩余电流（漏电电流），温度的异常变化进行检测、分析、判断，对可能发生的火灾进行预报、监控，能够极大程度地降低电气火灾事故的发生。电气火灾监控设备能够实时显示电气火灾监控探测器的工作状况，比如监视状态，报警状态，故障状态等。当被监视支路剩余电流/温度当前值经过算法进行进一步识别、判定，确认超过报警设定值时，监控设备发出报警信号，点亮报警指示灯，发出报警音响，同时在液晶显示屏上

4、显示报警值、报警部位、时间、支路等信息。值班人员能够根据显示的信息，及时到事故现场进行确认、排查处理，消除火灾隐患，从而大幅度地避免火灾损失。目前市场上部分电气火灾监控设备的中心处理单元采用单片机控制,单片机具有价格低，外围硬件电路简单，便于维修等特点，适用于小型应用场合。但是，随着建筑物的大型化和复杂化，市场需求电气火灾监控设备能够集中监测多达上千点的监测目标，具有多重数据处理能力以及网络化监测能力，这就要求电气火灾监控设备的处理单元必须具备高速运算和联网处理的功能。基于上述原因，随着嵌入式系统发展和成熟，采用ARM+嵌入式系统实现电气火灾监控设备应用开发是一种理想选择。2核心

5、处理器选型本文介绍的电气火灾监控设备选用意法半导体公司的STM32F103VE作为核心处理器，该芯片使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有丰富的增强I/O口和联接到两条APB总线的外设，包含两个12位的ADC，3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI，3个UART，一个USB和一个CAN。该芯片能够满足开发电气火灾监控设备的功能要求。作者简介：吕远，男，本科，深圳市赋安安全系统有限公司研发工程师，主要从事嵌入式软件开发。E-mail:lvyuan@forsafe.c

6、n。3电气火灾监控设备整体设计本电气火灾监控系统通过采用2总线技术实现电气火灾监控设备与多达数百个电气火灾监控探测器实现。电气火灾监控设备整体构成如图1所示，由主控板，回路板，液晶显示屏，LED指示灯，按键板，打印机，声控设备等组成。主控板是本电气火灾监控设备之核心控制部分，控制整个监控设备正常工作。主控板主要由电源DC/DC变换部分、状态显示部分、总线接口部分、声响部分、时钟部分、看门狗电路组成。监控设备所有的控制指令由主控板发出并实时监控各部分的状态。主控CPU配有各种通讯接口，可以通过RS232总线、CAN总线与其他设备进行通信。回路板由4路总线单元组成，主要处理与总线型电

7、气火灾监控探测器相关的信息交互。图1电气火灾监控设备整体构成图4电气火灾监控设备硬件接口设计4.1输入输出接口设计电气火灾监控设备使用专用键盘的按键作为输入设备，按键板连接到STM32的IO口，用于接收用户的输入信息。输出接口包括：液晶屏，打印机，指示灯，音响等。监控设备使用单色液晶屏，作为人机交互的主要介质，采用240*128图形点阵液晶模块确保用户能够简洁直观的查询信息，包括当前监测值、报警设定值，时间等。同时，监控设备配置微型热敏打印机，通过STM32的串口能够将所有的事件