一种消防应急灯专用片上控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及消防领域，特别公开了一种消防应急灯专用片上控制系统。该消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：包括组成控制中心、分别连接内部逻辑控制模块的看门狗硬件电路、光源监控保护模块和电源监控保护模块，内部逻辑控制模块包括微处理器IP核和片上FLASH两部分，微处理器IP核与片内晶振连接；控制中心连接控制输出信号模块并通过RS485总线模块连接外部通信装置，外部模拟输入模块通过模数转换模块连接控制中心。本实用新型专利技术将填补国内空白，实现应急灯控制系统国产化，打破国外对应急灯芯片的垄断，同时，在设计过程中采用了软硬件协同设计的理念，可衍生出系列化产品，具有高集成度化、高智能化和低功耗等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种消防应急灯专用片上控制系统（一）
本技术涉及消防领域，特别涉及一种消防应急灯专用片上控制系统。（二）
技术介绍
消防应急灯作为一种消防器材，广泛应用于宾馆、商场、写字楼等公众场所，其功能是上述场所发生火灾断电后自动开启照明以便引导被困人员成功疏散。现阶段，自带电源独立控制型消防应急灯是国内主要的应急灯产品，其主电源为市电，备用电源为电池，主要采用了2种方式来完成消防应急灯控制系统的构建。第一种方式是采用分离器件搭配低集成度芯片如LM358来搭建消防应急灯控制系统；第二种方式是采用消防应急灯专用控制芯片如专用集成电路（ASIC）芯片来搭建消防应急灯控制系统。国家强制性标准GB17945-2010规定应急灯应具备完善的应急转换、充电保护、故障检测、面板显示等功能，第一种方式需要在消防应急灯的控制系统中加入相当数量的分离器件，部分厂商出于降低成本的目的，只提供应急转换、充电计时等功能，而无法完全实现故障检测、显示保护等国家标准强制要求达到的指标。第二种方式能够达到国家强制性标准GB17945-2010对消防应急灯控制系统的设计要求，但存在电池充放电保护不足、主电路故障保护缺乏、故障和报警指示不完善、无语音提示等问题。上述两种方式涉及的控制芯片基本由国外企业垄断生产，同时，涉及生命财产安全消防问题的严肃性从客观上对消防应急灯提出了高性能、高可靠性的要求。功能更加完善的专用控制系统取代目前使用的分离器件或简单控制芯片来实现消防应急灯的高稳定性成为一种必然。片上系统（SystemOntheChip，SOC）即将原来由若干电路板完成的工作由一块系统级芯片来完成。片上系统在可靠性、成本、软硬件结合方面具有独特的优势。采用片上控制系统的消防应急灯将相关新技术、新标准进行高度集成，无疑将大大降低制造商的应急灯开发难度，提高应急灯的可靠性。（三）
技术实现思路
本技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种高性能、高可靠性、功能完善的消防应急灯专用片上控制系统。本技术是通过如下技术方案实现的：一种消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：包括分别连接内部逻辑控制模块的看门狗硬件电路、光源监控保护模块和电源监控保护模块，内部逻辑控制模块、看门狗硬件电路、光源监控保护模块和电源监控保护模块共同组成控制中心；内部逻辑控制模块包括微处理器IP核和片上FLASH两部分，微处理器IP核与片内晶振连接；控制中心连接控制输出信号模块并通过RS485总线模块连接外部通信装置；外部模拟输入模块通过模数转换模块连接控制中心。本技术涉及通信、微电子、计算机软件等多个领域，采用数模混合设计架构，一方面性能完全达到甚至优于国家标准；另一方面通过优化内部结构，选择恰当的制造工艺等措施可实现低成本化。本技术的具体技术方案为：所述片内晶振由石英晶体和片内R/C振荡器组成，可为内部逻辑控制模块提供稳定的时钟信号。所述模数转换模块为6路10位精度高度模数转换器，由时钟发生电路、延时与数字校正电路和若干个流水线级组成，每个流水线级电路由子模数转换器、采样保持电路和余量增益数字模拟转换器组成。时钟发生电路用于产生各流水级所需两相不交叠时钟信号，延时与数字校正电路用于补偿由动态比较器失调所引起的误差。所述余量增益数字模拟转换器包括数模转换器、减法器和两倍增益余量保持放大器，用于得到送往下一级的模拟输出。所述RS485总线模块集成有两个配置了瞬时过压保护管的RS485通信接口，使其能够减弱浪涌和静电放电的冲击。所述电源监控保护模块包括比较器、非门、或非门和电阻；光源监控保护模块包括电阻和比较器，实现对电源和光源的监测控制。本技术请求保护的消防应急灯专用片上控制系统的构建方法，主要步骤包括：（1）采用ASIC模块化架构，内置了片内晶振和内部逻辑控制模块，片内晶振为内部逻辑控制模块提供稳定的时钟信号，内部逻辑控制模块的微处理器IP核采用先进指令集结构，兼容8051指令集，并配置FIASH程序存储器；（2）模数转换模块采用每级1.5位结构，其中1位作为有效2进制输出，而0.5位作为数字校正；（3）RS485总线模块涉及了限斜率驱动，且其输入阻抗为RS485标准输入阻抗的2倍。本技术采用ASIC模块化架构，实现了模数混合集成电路芯片设计，在设计过程中采用软硬件协同设计的方案，自带片上大容量FLASH陈谷存储器、RS485总线接口，具有电池电压电自检和片内电路浪涌和静电放电防护功能。本技术将填补国内空白，实现应急灯控制系统国产化，打破国外对应急灯芯片的垄断，同时，在设计过程中采用了软硬件协同设计的理念，可衍生出系列化产品，具有高集成度化、高智能化、高可靠性、高性能和低功耗等特点。（四）附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明。图1为本技术的结构示意图；图2为本技术模数转换模块的结构示意图；图3为本技术电源监控保护模块的结构示意图；图4为本技术光源监控保护模块的结构示意图。图中，1内部逻辑控制模块，2电源监控保护模块，3光源监控保护模块，4看门狗硬件电路，5片内晶振，6RS485总线模块，7模数转换模块，8外部模拟输入模块，9控制输出信号模块，10微处理器IP核，11片上FLASH，12片内R/C振荡器，13石英晶体，14时钟发生电路，15延时与数字校正电路，ADC子模数转换器，S/H采样保持电路，MDAC余量增益数字模拟转换器，DAC数模转换器，X2两倍增益裕量保持放大器，16比较器，17非门，18或非门，19电阻，BAT电池监测点，BH分压值1，BL分压值2，REF基准电压。（五）具体实施方式为了更充分的理解本技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本技术的技术方案作进一步介绍和说明。实施例1：一种消防应急灯专用片上控制系统主要包括模数转换模块7、看门狗硬件电路4、光源监控保护模块3、内部逻辑控制模块1、电源监控保护模块2、RS485总线模块6、片内晶振5等部分，其系统框图如附图1所示。其中：（1）片内晶振5与内部逻辑控制模块1：本消防应急灯专用片上控制系统内置了片内晶振5和内部逻辑控制模块1。片内晶振5由石英晶体13和片内R/C振荡器12组成，可为内部逻辑控制模块1提供稳定的时钟信号。内部逻辑控制模块1是该系统的核心控制中心，包括微处理器IP核10和片上FLASH11两部分，可完成消防应急灯控制系统的各项指令控制工作。微处理器IP核10采用先进指令集结构，兼容8051指令集，结合大容量FLASH程序存储器便于用户根据自身需要经软件编程来实现应急灯的各项控制功能，有着较大的自主灵活性，体现了软硬件协同设计的优点。在软硬件功能划分上，该模块主要利用软件完成主电监测、工作状态显示、自复式监测、主电故障保护等功能。整个模块具有运算速度快，工作电压范围广，工作功耗低等特点。（2）模数转换模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：包括分别连接内部逻辑控制模块（1）的看门狗硬件电路（4）、光源监控保护模块（3）和电源监控保护模块（2），内部逻辑控制模块（1）、看门狗硬件电路（4）、光源监控保护模块（3）和电源监控保护模块（2）共同组成控制中心；内部逻辑控制模块（1）包括微处理器IP核（10）和片上FLASH（11）两部分，微处理器IP核（10）与片内晶振（5）连接；控制中心连接控制输出信号模块（9）并通过RS485总线模块（6）连接外部通信装置，外部模拟输入模块（8）通过模数转换模块（7）连接控制中心。/n

【技术特征摘要】
1.一种消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：包括分别连接内部逻辑控制模块（1）的看门狗硬件电路（4）、光源监控保护模块（3）和电源监控保护模块（2），内部逻辑控制模块（1）、看门狗硬件电路（4）、光源监控保护模块（3）和电源监控保护模块（2）共同组成控制中心；内部逻辑控制模块（1）包括微处理器IP核（10）和片上FLASH（11）两部分，微处理器IP核（10）与片内晶振（5）连接；控制中心连接控制输出信号模块（9）并通过RS485总线模块（6）连接外部通信装置，外部模拟输入模块（8）通过模数转换模块（7）连接控制中心。


2.根据权利要求1所述的消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：所述片内晶振（5）由石英晶体（13）和片内R/C振荡器（12）组成。


3.根据权利要求1所述的消防应急灯专用片上控制系统，其特征在于：所述模数转换模块（7）为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，胡德隆，刘桂秋，孟德安，
申请(专利权)人：山东省产品质量检验研究院，
类型：新型
国别省市：山东;37