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基于ARM嵌入式的火灾报警主控系统研究

作　者: 阙发松
导　师: 陈惠明
学　校: 南京林业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 火灾报警 ARM 主控制器无线采集
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 77次
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内容摘要

随着城市智能化楼宇的发展和城乡城镇化建设的不断推进,人们的消防意识日益加强,需要有高性能的火灾报警系统产品来保障财产和生命安全。目前,国内研制的火灾报警系统产品主要应用于高档住宅、商场、写字楼等,其系统复杂,成本高；而对于在无物业管理或已投入使用的居民小区、新建城镇化住宅中使用的成本较低、便于管理的火灾报警系统产品相对较少。该类型的火灾报警产品市场前景广阔。课题结合市场需求,在充分考虑技术可行性条件下,对适用于无物业管理或已投入使用住宅、新建城镇化住宅的C类家用火灾报警主控系统进行研究,以ARM嵌入式技术为基础,提出一种基于ARM的火灾报警主控系统研究方案。首先,论文选择三星公司的ARM9芯片S3C2410A作为系统主控制器的CPU,对主控系统整体框架进行了规划,划分了系统各个功能模块；在考虑成本和性能要求条件下,完成主控制器电路的核心芯片选型、电路原理图设计、PCB设计以及硬件焊接与调试；论文在设计时考虑到系统升级要求,在主控制器上提供了充分的软件平台和硬件功能模块,如GPRS接口、USB模块、LCD接口等。其次,构建好Arm-Linux交叉编译环境之后,对主控制器系统软件进行设计,包括系统启动代码bootloader设计、内核的配置与移植、根文件系统的移植以及驱动软件设计,并对主控制器的串口火灾信号数据接收、主控系统语音广播报警等应用程序进行了编写与测试。最后,论文中还对系统的火灾信号无线采集网络进行了研究,完成了系统火灾信号无线采集网络的构建,利用无线传感网的方式进行数据采集,既可以降低系统的成本、又保证信号采集的可靠性。系统选用STC单片机结合飞拓电子的nRF905无线收发模块,利用EDA设计软件Protel 99SE完成了无线采集节点的电路原理图设计、PCB硬件制板以及软件设计工作；利用无线采集节点加传感器的组合方式,构成火灾探测器,进行了火灾信号采集与收发测试实验。在论文的结尾,对课题的完成情况做了总结,并对将来还需要完善的工作做了展望。总的来讲,本论文研究目的明确,系统功能基本得以实现,整个系统达到预期的研究目的,为今后进一步研究打下了良好的基础。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题的选题依据  9-13
    1.1.1 火灾报警主控系统的研究意义  9-10
    1.1.2 火灾报警系统产品的市场需求  10-11
    1.1.3 火灾报警系统的研究现状及发展方向  11-12
    1.1.4 C类家用火灾报警主控系统存在的问题  12-13
    1.1.5 本论文研究解决的主要问题  13
  1.2 论文章节安排  13-15
第二章火灾报警系统方案与主控制器硬件实现  15-38
  2.1 火灾报警主控系统总体研究方案  15-17
  2.2 火灾报警系统主控制器硬件实现方案  17-19
  2.3 火灾报警主控制器系统电源设计  19-21
  2.4 火灾报警系统主控制器核心板实现方案  21-30
    2.4.1 主控制器Linux系统与火灾信号数据存储单元设计  22-26
    2.4.2 系统ARM核心板的时钟、复位与JTAG电路设计  26-28
    2.4.3 主控制器核心板与底板接口连接与驱动电路设计  28-30
  2.5 火灾报警系统主控制器底板功能模块研究  30-37
    2.5.1 主控制器与火灾探测器节点间通讯方式实现  30
    2.5.2 火灾语音广播报警电路实现  30-32
    2.5.3 火灾报警主控系统与远程控制中心联网电路实现  32-34
    2.5.4 系统USB设备连接口电路实现  34-35
    2.5.5 主控制器其他标准接口实现  35-37
  2.6 火灾报警系统主控制器硬件PCB设计与调试总结  37-38
第三章火灾报警主控制器系统软件研究  38-58
  3.1 火灾报警系统主控制器ARM嵌入式软件平台实现  39-51
    3.1.1 基于ARM+Linux交叉编译的主控系统开发平台环境构建  40-41
    3.1.2 主控制器ARM系统引导程序的设计与移植  41-46
    3.1.3 火灾报警主控制器的Linux系统内核移植  46-50
    3.1.4 火灾报警主控制器的Linux根文件系统建立  50-51
  3.2 Linux环境下主控制器与火灾探测器间通讯软件设计  51-54
  3.3 火灾语音广播报警软件设计  54-57
  3.4 本章小结  57-58
第四章火灾信号数据采集单元研究  58-67
  4.1 火灾信号数据采集网络研究方案  58-60
  4.2 火灾信号探测与采集模块单元设计  60-62
  4.3 火灾信号数据采集软件实现  62-65
  4.4 本章小结  65-67
第五章总结与展望  67-70
  5.1 总结  67-68
  5.2 创新与特色  68
  5.3 展望  68-70
参考文献  70-73
附录1: 火灾报警主控制器底板电路原理图  73-74
附录2: 火灾报警主控制器底板PCB原理图  74-75
附录3: 火灾报警主控制器未焊接PCB板图  75-76
附录4: 火灾报警主控制器硬件实物图  76-77
附录5: 火灾信号采集节点电路图(不含nRF905)  77-78
详细摘要  78-80
Abstract  80-81

基于ARM嵌入式的火灾报警主控系统研究

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