基于CAN总线和ARM微控制器的火灾报警系统

1、权利要求书1. 列车火灾及盗窃报警器，其特征在于：1. 采用ARM 微控制器采集、监测传感器输出的电压信号。本系统中的ARM 为ST 公司最新生产的具有Cortex-M3内核的STM32F103芯片，主频72MHz ，运算速度非常快，能够实时判断异常并报警。2. 采用CAN 总线协议传输报警数据，常用的串行总线协议有USB 总线、UART 总线，SPI 总线和IIC 总线等。与这些串行总线相比，CAN 总线传输速度快可达1Mbps ，纠错能力强具有逐位检测功能，因此能够实时准确的向中央机报警。3. 采用MQ-2烟雾传感器检测烟雾浓度，测量范围广可达200ppm5000ppm。目前常用的火灾传感

2、器主要包括感烟传感器，感温传感器和光辐射传感器。其中感烟传感器又分为离子感烟传感器，光电感应传感器和管道抽吸式传感器。本实用新型采用的MQ-2传感器就属于感烟传感器的一种。4. 采用CH-312红外线传感器监测车厢内是否有人，测量范围可达10m 。5. 外形小巧，安装方便可以大量安装在列车内部，通过将每个传感器和列车上的不同位置对应，可以快速定位火灾发生地点。2. 根据权利要求1所述的列车火灾及盗窃报警器，其特征在于：采用ARM 微控制器实时采集烟雾传感器的输出信号；当发生火灾时，采用CAN 总线发送报警数据。3. 根据权利要求1所述的列车火灾及盗窃报警器，其特征在于：烟雾传感器采用MQ-2，

3、它将烟雾浓度转换为不同的电压信号。红外线传感器采用CH-312，当有人出现时，输出有效电平。说明书基于CAN 总线和嵌入式系统的列车火灾及盗窃报警器本实用新型用于监测列车内部火情和盗窃事件，当发现明火或有人进入车厢内部时，立即向中央机报警，方便驾驶员及时发现火情和盗窃事件，避免人员伤亡并减小物资损失。目前列车内普遍依靠乘务员检查火情和非法入侵人员，而很少配有监测火灾和盗窃事件的自动化报警系统。本实用新型设计了一种结构简单、造价低、灵敏度高、传输速度快，安装使用极其方便并且对其他电子设备不会造成干扰的列车火灾及盗窃报警系统。本实用新型的目的可以通过以下方式来实现：设备通电后，烟雾传感器实时采集当

4、前空气中烟雾浓度，并将烟雾浓度转换为电压信号输出，红外线传感器扫描车厢内是否有人，当有人出现时输出有效电平。ARM 微控制器通过A/D转换器采集烟雾传感器输出的电压信号，当输出的电压幅值超过正常范围时，ARM 微控制器便认定发生火灾，此时通过CAN 总线协议向中央机报警；当红外线传感器输出有效电平时，ARM 认定有人员进入车厢，此时通过CAN 总线协议向中央机报警，方便列车工作人员及时判定火情和外来人员出现的位置。本实用新型具有如下特点：1. 采用ARM 微控制器采集、监测传感器输出的电压信号。本系统中的ARM 为ST 公司最新生产的具有Cortex-M3内核的STM32F103芯片，主频72

5、MHz ，运算速度非常快，能够实时判断异常并报警。2. 采用CAN 总线协议传输报警数据，常用的串行总线协议有USB 总线、UART 总线，SPI 总线和IIC 总线等。与这些串行总线相比，CAN 总线传输速度快可达1Mbps ，纠错能力强具有逐位检测功能，因此能够实时准确的向中央机报警。3. 采用MQ-2烟雾传感器检测烟雾浓度，测量范围广可达200ppm5000ppm。目前常用的火灾传感器主要包括感烟传感器，感温传感器和光辐射传感器。其中感烟传感器又分为离子感烟传感器，光电感应传感器和管道抽吸式传感器。本实用新型采用的MQ-2传感器就属于感烟传感器的一种。4. 采用CH-312红外线传感器监

6、测车厢内是否有人，测量范围可达10m 。5. 外形小巧，安装方便可以大量安装在列车内部，通过将每个传感器和列车上的不同位置对应，可以快速定位火灾发生地点。附图说明：图1是本实用新型的结构框图。图2是本实用新型的ARM 最小系统的电路图。 图3是本实用新型的CAN 总线外围电路原理图。图4是本实用新型的烟雾传感器和红外线传感器工作原理框图。参照图1所示：本实用新型属于列车动态监控系统的一部分，针对现有火灾和盗窃监测方法及手段的不足，制作了列车火灾及盗窃报警器，包括ARM 微控制器最小系统，CAN 总线传输电路和烟雾传感器外围电路和红外线传感器外围电路。参照图2所示：本实用新型的火灾及盗窃报警器控

7、制器采用ARM ，ARM 最小系统电路包括ST 公司生产的具有Cortex-M3内核的STM32F103芯片1，该芯片内核时钟72MHz ，A/D转换器最高采样速率2MHz ，内部集成CAN 、USB 等多种串行总线。电源电路2。晶振和复位电路3。JTAG 调试端口4。参照图3所示：本实用新型采用CAN 总线向中央机上传火情和盗窃事件，CAN 总线具有传输速度快、传输可靠性高等特点，保证数据及时准确的传给列车工作人员。CAN 驱动芯片使用CTM1040，电阻R11为CAN 总线负载电阻，C13需采用高压电容。参照图4所示：本实用新型的传感器电路包括MQ-2传感器，A/D调理电路，A/D采集电路

8、。工作过程为MQ-2传感器将空气中烟雾浓度转换为电压信号，传感器输出信号通过调理电路进入A/D采集电路，采集后的数据传给ARM 芯片分析。红外线传感器采用CH-312，当有人出现时CH-312输出电压信号给ARM 芯片分析。 10KR5GNDJTCKPE21PE3PE4PE5PE6VBAT PC13-TAMPER-RTC PC14-OSC32_INPC15-OSC32_OUTVSS_5VDD_5OSC_INOSC_OUTNRST PC0PC1PC2PC3VSSA VREF-VREF+VDDAPA0-WKUP PA1PA2PA326VSS_427VDD_4PA4PA5PA6PA7PC4PC5PB0PB1PB2PE7PE8PE9PE10PE11PE12PE13PE14PE15PB10PB11VSS_1VDD_1PB12PB13PB14PB15PD8PD9PD10PD11PD12PD13PD14PD15PC6PC7PC8PC9PA8PA9PA10PA11PA12PA13NC VSS_2VDD_275PA14PA15PC10PC11PC12PD0PD1PD2PD3PD4PD5PD6PD7PB3PB4PB5PB6PB7BOOT0PB8PB9PE0PE1VSS_3VDD_3U1STM32F103x3.3V GND