消防水泵工作狀態記錄系統設計

張靜秋+李金奎

摘 要：文章對消防水泵工作狀態記錄系統設計進行研究，消防水泵工作狀態記錄系統是一種將記錄儀放置于消防水泵控制器內的設計，水泵工作狀態記錄系統主要包括單片機最小系統、水泵的工作狀態采集電路和SD卡讀寫電路。消防水泵工作狀態記錄系統將主機發送來的水泵工作時的電壓、電流、時間等記錄在SD卡中，便于消防維護人員讀取SD卡中的信息，判斷水泵的工作狀態。該水泵工作狀態記錄系統最多可以記錄64個月的消防水泵工作狀態，并且可以實現循環記錄。

關鍵詞：消防水泵；SD卡；單片機

消防水泵工作狀態記錄系統是一種將記錄儀放置于消防水泵控制器內的設計，水泵工作狀態記錄系統主要包括單片機最小系統，水泵的工作狀態采集電路和SD卡讀寫電路[1]。消防水泵工作狀態記錄系統將主機發送來的水泵工作時的電壓、電流、時間等記錄在SD卡中，并且在SD卡中創建fat文件系統，建立txt文本格式文件，便于消防維護人員通過PC機直接讀取SD卡中的信息，判斷水泵的工作狀態。同時根據主機命令通過GSM網絡發送信息到控制中心，便于工作人員實時掌握水泵的運行情況[2]。該水泵工作狀態記錄系統最多可以記錄64個月的消防水泵工作狀態，并且可以實現循環記錄。

1 主要硬件電路設計

1.1 水泵的工作狀態采集電路設計

該系統能根據當前的狀態值，與規定值相比較，若遠大于或遠小于規定值時，會生成工作異常信息，將采集到的信息送給單片機，通過單片機送至SD卡存儲起來，并且通過數碼管顯示故障信息。如16號上午8時8分8秒設備發生故障時，系統將采集到的信息送給單片機，單片機再送給SD卡存儲起來，維修人員可用電腦讀出SD卡中的信息，確定設備是否正常工作。此系統也具有自動巡檢功能，按一特定周期執行自動巡檢模式。即設置天數，設置時間自動巡檢。通常天數為1個月，時間為24小時。不需要維修人員定時檢查，工作更方便。工作狀態采集電路如圖1所示。

水泵的工作狀態包含水泵工作在自動/手動狀態、水泵啟動、水泵停止、故障燈等信息，信號取自于主機命令和現場采集的信號。

1.2 SD卡讀寫電路設計

SD存儲卡是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，由于它體積小、數據傳輸速度快、可熱插拔等優良的特性，被廣泛地于便攜式裝置上使用[3]，例如MP3和數碼相機等設備上都采用SD卡作為其存儲設備。本設計將SD卡加入到單片機應用開發系統中來，可以實時的存儲水泵工作狀態，方便消防維護人員掌握水泵的運行情況。對于SD卡的硬件結構，在官方的文檔上有很詳細的介紹，如SD卡內的存儲器結構、存儲單元組織方式等內容。要實現對它的讀寫，最核心的是它的時序，在經過了大量研究測試后，終于成功地利用了AVR單片機實現了對SD卡的扇區讀寫，并對其讀寫速度進行了評估。

SD卡有兩種工作方式，一種是SD模式，該模式是PC的讀寫模式；另一種是SPI模式，各單片機讀寫采用的是SPI模式，讀寫方便可對扇區直接讀寫操作[4]。本設計中利用AVR單片機控制SD卡讀寫信息，并將信息長時間保存在卡中。SD卡的接口電路如圖2所示。

2 軟件設計

本設計軟件程序采用C語言，水泵工作狀態記錄系統的程序主要由水泵的工作狀態采集電路程序、消防管道壓力檢測電路程序、SD卡數據寫入程序、DS1302時鐘電路程序和通信程序等組成。SD卡數據寫入程序流程如圖 3 所示。

3 結語

系統實物、軟件調試完成后，將程序下載到單片機中，并測試消防水泵工作狀態記錄系統是否能夠正常記錄水泵工作狀態。將SD拔出，通過SD卡讀卡器，在PC機上打開TXT文本格式的文件，了解水泵的工作狀態，便于工作人員對水泵進行維護。測試結果如圖4所示。

[參考文獻]

[1]于正林，蘇承志，曹國華，等.AVR單片機原理及應用[M].北京：國防工業出版社，2009.

[2]張曄，王玉民.單片機應用技術[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]馬潮.AVR單片機嵌入式系統原理與應用實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

[4]張麗君，董毅.數碼顯示電路的研究與設計[J].北京印刷學院學報，2009（2）：65-67.

[5]張建龍.測量儀器基于SD卡的數據導出接口系統設計[D].沈陽：遼寧大學，2011.

Abstract：This paper studies the design of working state recording system for fire pump. The fire pump working state recording system is a kind of recording instrument placed in the fire pump controller design. The pump working state recording system mainly includes the smallest system of single chip microcomputer， the working state collection circuit and the SD card read and write circuit of the pump. The working condition recording system of the fire pump records the voltage， current and time recorded by the main engine when sent to the SD card， so that the fire service personnel can read the information in the SD card and determine the working state of the pump. The pump working state recording system can record up to 64 months of the working state of the fire pump and can record the circulation.

Key words：fire pump； SD card； single chip microcomputerendprint