基于SOPC的分布式消防联动控制系统的设计研究

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凯悦饭店原有的消防联动控制系统是单处理器系统,不支持电话报警、远程报警;不能进行故障检测;漏报、误报率较高;效率较低;不能适应现代化的要求,本设计通过研究凯悦饭店的消防系统的现状,为其设计了一套基于SOPC的分布式消防联动控制系统。 首先从理论上给出了分布式系统的理论基础、体系结构、支持语言以及运行方式,并结合这些理论方法,确定了系统的总体方案。在系统的总体设计中,将系统的功能划分为不同的模块即不同的自治处理单元(PE,Process Elements)。各个PE之间分布式组成,并行处理,大幅度提高了消防系统的响应速度。提出了采用:FPGA作为控制芯片,运用VHDL语言实现并行处理。根据FPGA实现信号处理的关键点:设计合理的FPGA结构,实现算法的并行性和流水性,论文着重分析了用FPGA实现分布式处理的具体方法和实现过程。 系统的硬件设计围绕控制芯片FPGA展开,介绍了系统的硬件功能,进行了系统的电源设计、系统电路设计、FLASH电路设计、SDRAM电路设计,JTAG电路设计、USB接口电路设计、液晶接口电路设计和485通讯电路的设计,通过这些硬件电路实现了系统的各项硬件功能。 系统的软件设计中,介绍了软件设计的方法,并以键盘处理程序和显示处理程序为例说明本系统软件设计方法的应用方法和优点。本设计还采用了模糊控制算法对系统的火灾报警信号进行处理,运用主元分析算法对故障进行诊断,旨在降低系统的漏报和误报率。 最后介绍了SOPC技术、SOPC Builder开发工具和NlOSⅡIDE。介绍了各个PE的硬件IP核的建立过程。 该系统的研制为分布式消防系统建设奠定了基础,本系统建成后系统的处理能力提高了数十倍,可以进行远程通信、数据共享、透明监控,促进了消防管理的科学化和现代化,起到保护人民生命财产安全的作用。
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