CN211741884U - 一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱，涉及消防领域，为提高分配电箱的集成度而发明。所述电路板，包括：电源模块、微控制模块、RS485通讯模块和印制电路板，其中，所述RS485通讯模块包括RS485总线数据转发芯片；所述电源模块分别与所述微控制模块和RS485通讯模块相连；所述电源模块、所述微控制模块和所述RS485通讯模块安装于所述印制电路板上；所述微控制模块和所述RS485总线数据转发芯片相连，所述RS485通讯模块用于与消防灯具连接。本申请适用于与消防灯具进行数据交互并对消防灯具进行控制。

Description

一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱

技术领域

本申请涉及消防技术领域，尤其涉及一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱。

背景技术

智能疏散系统，也可称为消防应急照明疏散指示系统，是保证在发生火灾时人员顺利逃生和消防作业的国家强制系统，主要应用在轨道交通的站厅层和站台层、车站、码头和机场候机楼等交通枢纽，大型的商场、展览中心和医院门诊楼等场所，消防应急照明疏散指示系统采用应急照明控制器、应急照明与疏散指示分配电箱、消防灯具的三级架构。消防灯具主要为四总线类型、3S总线类型、二总线类型，对于四总线类型的消防应急照明疏散指示系统，一般由分配电箱控制主电、备电的投切及运行控制，提供消防灯具电源并对消防灯具进行控制，并将监测到的消防灯具的运行状态上报给应急照明控制器，目前，分配电箱每个功能模块对应安装在单独的电路板上使得分配电箱内各功能模块的集成度较低。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱，能够提高分配电箱的集成度。

本申请实施例提供一种智能疏散系统分配电通讯电路板，包括：电源模块、微控制模块、RS485通讯模块和印制电路板，其中，所述RS485通讯模块包括RS485总线数据转发芯片；所述电源模块分别与所述微控制模块和RS485通讯模块相连；所述电源模块、所述微控制模块和所述RS485通讯模块安装于所述印制电路板上；所述微控制模块和所述RS485总线数据转发芯片相连，所述RS485通讯模块用于与消防灯具连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述微控制模块包括型号为MK60DX256VLQ10的芯片，所述RS485总线数据转发芯片为SN65HVD888型号的RS485总线数据转发芯片。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述RS485通讯模块，包括：两路独立的RS485通讯子模块。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述RS485子通讯模块，还包括：型号为ISO7241的光电隔离器，所述微控制模块通过所述光电隔离器与所述RS485总线数据转发芯片相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电源模块，包括：三端稳压器和直流-直流转换子模块，直流电源通过三相稳压器分别与所述微控制模块和所述RS485通讯模块相连；所述直流电源通过所述直流-直流转换子模块与所述RS485通讯模块相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，还包括：网口模块，所述网口模块，包括：型号为W5500的芯片，所述网口模块安装于所述印制电路板上；所述网口模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电路板，还包括：USB接口模块，所述USB接口模块包括：型号为MIC2005-0.5YM6的功率开关芯片，所述USB接口模块安装于所述印制电路板上；所述USB接口模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，还包括：地址设置模块和地址显示模块，所述地址设置模块与所述地址显示模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述地址设置模块，包括：两个自复式按键，每个自复式按键分别与所述微控制模块相连；所述地址显示模块，包括：发光LED，所述发光LED与所述微控制模块相连。

本申请实施例还提供了一种分配电箱，包括：壳体及上述任一实现方式所述的电路板。

本申请实施例提供了一种智能疏散系统分配电通讯电路板及分配电箱，通过电源模块分别与所述微控制模块和RS485通讯模块相连；所述微控制模块和所述RS485通讯模块包括的总线数据转发芯片相连，所述RS485通讯模块用于与消防灯具连接，由于微控制模块具备数据处理分析及控制能力，能快速处理、响应应急照明控制器发送的指令，配合分配电箱的其他板卡使分配电箱进行联动操作，可实时通过RS485通讯模块在线与灯具进行数据交换，监测灯具的运行状态并上报给应急照明控制器，此外，RS485通讯模块包括的型号为SN65HVD888的RS485总线数据转发芯片具有自动总线极性纠正和瞬态保护功能，正是由于该芯片的极性纠正功能，使其外接的消防灯具设备可不按照RS485总线极性而随意接入分配电箱，与消防灯具进行无极性通讯，这样，可使安装调试人员不用再特别注意灯具安装时要分清通讯总线极性，安装过程更顺畅，同时，避免了因通讯总线极性接反而造成部分电路损坏，通过将所述电源模块、所述微控制模块和所述RS485通讯模块安装于所述印制电路板上，这样，将微控制模块和RS485通讯模块集成在一个电路板上，从而，能够提高分配电箱的集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的一实施例的智能疏散系统分配电通讯电路板的结构示意图；

图2为本申请一实施例中电源模块对应的电路的结构示意图；

图3a为本申请一实施例中微控制模块对应的部分电路的结构示意图；

图3b为本申请一实施例中微控制模块对应的另一部分电路的结构示意图；

图4为本申请一实施例中的RS485子通讯模块的电路的结构示意图；

图5a为本申请一实施例中的网口模块对应的部分电路的结构示意图；

图5b为本申请一实施例中的网口模块对应的另一部分电路的结构示意图；

图6为本申请一实施例中的USB接口模块对应的电路的结构示意图；

图7为本申请一实施例中的地址设置模块对应的电路的结构示意图；

图8为本申请一实施例中的地址显示模块对应的电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请提供的一实施例的智能疏散系统分配电通讯电路板的结构示意图，如图1所示，本实施例的电路板可以包括：

电源模块1、微控制模块2、RS485通讯模块3和印制电路板(图中未示出)，其中，RS485通讯模块3包括RS485总线数据转发芯片30；电源模块1分别与微控制模块2和RS485通讯模块3相连，电源模块1、微控制模块2和所述RS485通讯模块3安装于所述印制电路板上；微控制模块2和RS485总线数据转发芯片30相连，RS485通讯模块3还用于与消防灯具连接。

电源模块1可为微控制模块2和RS485通讯模块3提供正常工作时所需的电压。

图2为本申请一实施例中电源模块对应的电路的结构示意图，参见图2，电源模块1，包括：三端稳压器10和直流-直流转换子模块12，直流电源14通过三相稳压器10分别与所述微控制模块2和RS485通讯模块3相连；直流电源14通过直流-直流转换子模块12与RS485通讯模块3相连。

三端稳压器10的型号为LD1117S33CTR；直流-直流转换子模块12的型号为B0505S-1WR2。

在一个例子中，直流电源14为5VDC，直流电源14通过三端稳压器10转换为3.3VDC电源，以为微控制模块2供电；直流电源14通过直流-直流转换子模块12产生一个隔离的5VDC电源，为RS485通讯模块3供电。

微控制模块2可为微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)，图3a为本申请一实施例中微控制模块对应的部分电路的结构示意图，图3b为本申请一实施例中微控制模块对应的另一部分电路的结构示意图，参见图3a和图3b，微控制模块2包括核心控制芯片模块2a和外围电路2b，具体地，微控制模块2包括型号为MK60DX256VLQ10的芯片20，微控制模块2的核心控制芯片的型号可为MK60DX256VLQ10，其为恩智浦公司的一款内嵌了Cortex-M4内核的ARM处理器，通过MK60DX256VLQ10的PIN1、PIN2与RS485通讯模块相互通信，MK60DX256VLQ10具有多组UART通讯模块，可设计多路RS485通讯模块。

型号为MK60DX256VLQ10的芯片20通过I²C总线与一款E²PROM存储芯片连接，E²PROM存储芯片可掉电保存数据，并将记录实时存储到该芯片中，当需要数据调用的时候再从该芯片中读取出相关记录。

RS485通讯模块与消防灯具连接，能够与消防灯具进行相互通信。RS485通讯模块，按照RS485串行接口标准与消防灯具进行通信。

在一个例子中，所述RS485总线数据转发芯片为SN65HVD888型号的RS485总线数据转发芯片，SN65HVD888是一款TI公司生产的非隔离的RS485总线数据转发器芯片，其具有自动总线极性纠正和瞬态保护功能。该芯片的收发控制使能端为其PIN2、PIN3：当PIN2为低电平时该芯片解析RS485总线数据转换为UART_RX信号回传给MK60DX256VLQ10芯片20；当PIN3为高电平时，该芯片将MK60DX256VLQ10芯片20的UATR_TX信号转换为RS485总线信号并发送至RS485总线上。为方便设计，在一个例子中，可将PIN2、PIN3短接并连接至MK60DX256VLQ10芯片20，即为UART_EN信号，由MK60DX256VLQ10芯片20控制总线数据的收发时序。

消防灯具，可包括疏散标志灯具和应急照明灯具。

印制电路板(PCB，Printed Circuit Board)，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。

本实施例，通过电源模块分别与所述微控制模块和RS485通讯模块相连；所述微控制模块和所述RS485通讯模块包括的总线数据转发芯片相连，所述RS485通讯模块用于与消防灯具连接，由于微控制模块具备数据处理分析及控制能力，能快速处理、响应应急照明控制器发送的指令，配合分配电箱的其他板卡使分配电箱进行联动操作，可实时通过RS485通讯模块在线与灯具进行数据交换，监测灯具的运行状态并上报给应急照明控制器，此外，RS485通讯模块包括的型号为SN65HVD888的RS485总线数据转发芯片，具有自动总线极性纠正和瞬态保护功能，正是由于该芯片的极性纠正功能，使其外接的消防灯具设备可不按照RS485总线极性而随意接入分配电箱，与消防灯具进行无极性通讯，这样，在接入消防灯具时，可无需注意消防灯具的正负极性，即可实现无极性接入的功能，极大的方便了现场人员的安装与施工，使安装过程更加顺畅，同时，避免了因通讯总线极性接反而造成部分电路损坏，通过将所述电源模块、所述微控制模块和所述RS485通讯模块安装于所述印制电路板上，使微控制模块和RS485通讯模块的功能集成在一个电路板上，这样，将微控制模块和RS485通讯模块集成在一个电路板上，从而，能够提高分配电箱的集成度。

图4为本申请一实施例中的RS485子通讯模块的电路的结构示意图，本实施例的电路板与图1所述的电路板基本相同，不同之处在于，本实施例的电路板中的RS485通讯模块3，包括：两路独立的RS485通讯子模块3a。

两路RS485通讯子模块3a相互独立，可分别用于与消防灯具进行通讯，也将其中一路RS485通讯子模块连接消防灯具，另一路RS485通讯子模块连接应急照明控制器，从而，使分配电箱与应急照明控制器之间的通讯方式更加灵活多样。

为避免总线端多节点通讯产生的扰动信号对通讯质量及电路板自身工作状态产生影响，本实施例的电路板采用了通讯隔离设计，参见图4，RS485子通讯模块3a，还包括：型号为ISO7241的光电隔离器32，所述微控制模块2通过所述光电隔离器与所述RS485总线数据转发芯片30相连。

型号为ISO7241的光电隔离器32，是一款高速4通道的光电隔离器，该隔离器可将微控制模块的数字电源地与RS485通讯模块的电源地分开，即不共地，信号双向传播均依靠光电隔离器转换传送，以避免产生相互影响。当光电隔离器的INx端输入高电平时，其OUTx输出也是高电平。在一个例子中，每路通讯通路中应用了ISO7241的3个通道，传递包括MK60DX256VLQ10芯片20的UART_TX、UART_RX、UART_EN这3个信号，并且ISO7241芯片的左右两端分别由两组不共地的电源供电。将MK60DX256VLQ10芯片20的UART1模块的UART_TX信号(由MK60DX256VLQ10的PIN1引出)通过型号为74LVC07的硅栅CMOS器件34连接至ISO7241的PIN5，ISO7241可将总线端的信号由其PIN6引出并通过74LVC07的硅栅CMOS器件36反馈给MK60DX256VLQ10芯片20的UART_RX信号(PIN2)。74LVC07为一款高性能低功耗的硅栅CMOS器件，可增强器件驱动能力，由于其漏极开路特性，故而设计成外接电阻上拉，可同时指示通讯状态。当有数据传递时，指示灯会因波特率较快而出现闪烁，进而提示调试人员。

图5a为本申请一实施例中的网口模块对应的部分电路的结构示意图，图5b为本申请一实施例中的网口模块对应的另一部分电路的结构示意图，如图5a和图5b所示，本实施例的电路板与图1所示的电路板基本相同，不同之处在于，本实施例的电路板，还包括：网口模块4，所述网口模块4，包括：型号为W5500的芯片40，所述网口模块4安装于所述印制电路板上；所述网口模块4分别与所述电源模块1和所述微控制模块2相连。

网口模块4包括核心控制芯片模块4a和外围电路4b，具体地，网口模块4的核心控制芯片型号为W5500，W5500是一款全硬件TCP/IP嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加简易的互联网连接方案。W5500集成了TCP/IP协议栈，10/100M以太网数据链路层(MAC)及物理层(PHY)，使用单芯片就能够进行网络链接通讯。W5500采用SPI(外设串行)接口与微控制模块2连接进行数据交互，设计40MHz通讯速率，满足现场设备数据交互的需求，微控制模块2通过程序控制与W5500芯片40进行数据交互，使得本实施例的电路板具备TCP/IP通讯功能，W5500芯片40连接至网口后可进行网络数据通讯，因此，可采用高速网络通讯与应急照明控制器进行数据交互，极大的提升了数据通讯速率，加快了分配电对于应急照明控制器的响应速度。一旦发生火情，能更快、更高效的调动消防灯具进行联动，从而，提升了消防应急的响应速度，进一步地，能够指导人们快速撤离，保证了人身安全。

图6为本申请一实施例中的USB接口模块对应的电路的结构示意图，如图6所示，本实施例的电路板与图1所示的电路板基本相同，不同之处在于，本实施例的电路板，还包括：USB接口模块5，所述USB接口模块5包括：型号为MIC2005-0.5YM6的功率开关芯片50，所述USB接口模块5安装于所述印制电路板上；所述USB接口模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

在一个例子中，微控制模块中的MK60DX256VLQ10芯片20具备一个USB双模式(主机或从机模式)控制器，本实施例中采用主机模式。本实施例中的USB接口模块支持USB2.0协议中所定义的全速和低速模式，以及OTG(On-The-Go)协议，可以通过状态控制寄存器及存储器中的数据结构与微控制模块进行通讯。

微控制模块的MK60DX256VLQ10芯片20的PIN19和PIN20引脚(USB0_DP信号、USB_DM信号)分别通过电阻串接至USB接口的D+和D-端。

USB接口的电源信号V+连接至U401的6脚，由型号为MIC2005-0.5YM6的芯片控制输出，MIC2005-0.5YM6芯片为MICROCHIP旗下一款功率开关芯片，其可控制USB接口的输出最大电流为500mA。

通过将USB接口模块安装于印制电路板上，使得本实施例的电路板具有USB接口功能，可方便运维人员将分配电的所有运行日志、运行数据拷贝到U盘等移动设备中，带回进行数据分析。一般情况下，由于该数据量巨大，如果采用在线通讯的方式将耗费很长时间，从而影响了系统的正常运行。

图7为本申请一实施例中的地址设置模块对应的电路的结构示意图，图8为本申请一实施例中的地址显示模块对应的电路的结构示意图，如图7-8所示，本实施例的电路板与图1所示的电路板基本相同，不同之处在于，本实施例的电路板，还包括：地址设置模块6和地址显示模块7，所述地址设置模块与所述地址显示模块分别与所述电源模块和所述微控制模块2相连。

一般在智能疏散系统现场应用环境下，是有多个分配电箱同时工作的，多个分配电与应急照明控制器在通讯时是需要具备地址码以便区分的，本实施例，通过地址设置模块和地址显示模块，能够为电路板设置地址，并通过地址显示模块进行显示，这样，使得作为分配电箱中通讯处理的电路板具备了地址设置及显示的功能。

参见图7和图8，在一个例子中，地址设置模块6，包括：两个自复式按键60，每个自复式按键60分别与所述微控制模块2相连；所述地址显示模块7，包括：发光LED70，所述发光LED70与所述微控制模块2相连。

在一个例子中，微控制模块2中的型号为MK60DX256VLQ10的芯片20的GPIO口连接至两个自复式按键，两个自复式按键的功能分别为“地址增1”和“地址减1”，微控制模块检测按键来计算电路板的设置地址，同时，将计算的地址以指示灯的方式表示出来。

参见图7，R608、R609、SW601、SW602构成了地址设置电路，SW601、SW602为自复式按钮，分别是“地址增加”、“地址减少”的功能。一般情况下，上拉电阻R608、R609会将的MK60DX256VLQ10芯片20的PIN111、PIN112信号保持在高电平状态。当按下SW601后，PIN111将被拉低，此时微控制模块中的MK60DX256VLQ10芯片20会检测到PIN111引脚产生下降沿，在程序内部将对地址码做增1操作；当按下SW602后，PIN112将被拉低，此时微控制模块中的MK60DX256VLQ10芯片20会检测到PIN112引脚产生下降沿，在程序内部将对地址码做减1操作。这样，即完成了地址码的设置工作。

参见图8，D601～D607、R601～R607构成了地址显示电路。D601～D607为7个发光LED，表征地址的设定状态。令其的表征值分别为×N(N＝1～7)，例如：当D601点亮时，X1＝1；当D601熄灭时，X1＝0；其他六个灯依次类推。在一个例子中，电路板的地址根据指示灯的亮灭状态计算公式如下：

板卡地址＝X1+X2×2+X3×4+X4×8+X5×16+X6×32+X7×64

例如：当前D601和D604点亮，其他灯熄灭，此时板卡的地址为9。

地址的可设置范围为1～100，当增减地址超过此范围的时候可自动滚动至最大值(或最小值)。例如，当前地址为100，再次按SW601后应执行地址增1操作，但由于地址已达到最大值，因此地址将自动滚存至1，此功能由MK60DX256VLQ10芯片20中的软件算法实现。

地址设置模块，可实现地址加、减的设置功能，同时，可通过地址显示模块中指示灯的亮灭状态，计算出本分配电箱的通讯地址，避免了在现场无法设置、读取分配电箱通讯地址的窘况。本申请实施例，丰富了智能疏散系统分配电箱与应急照明控制器、消防灯具等设备的通讯接口及总线形式，可应用于消防应急照明与疏散指示系统分配电箱产品中，用于处理与消防灯具通讯的数据，同时响应应急照明控制器的通讯指令。

本申请实施例还提供了一种分配电箱，包括：壳体及上述实施例所述的电路板。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能疏散系统分配电通讯电路板，其特征在于，包括：电源模块、微控制模块、RS485通讯模块和印制电路板，其中，所述RS485通讯模块包括RS485总线数据转发芯片；所述电源模块分别与所述微控制模块和RS485通讯模块相连；所述电源模块、所述微控制模块和所述RS485通讯模块安装于所述印制电路板上；

所述微控制模块和所述RS485总线数据转发芯片相连，所述RS485通讯模块用于与消防灯具连接。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述微控制模块包括型号为MK60DX256VLQ10的芯片，所述RS485总线数据转发芯片为SN65HVD888型号的RS485总线数据转发芯片。

3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述RS485通讯模块，包括：两路独立的RS485通讯子模块。

4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，所述RS485子通讯模块，还包括：型号为ISO7241的光电隔离器，所述微控制模块通过所述光电隔离器与所述RS485总线数据转发芯片相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电路板，其特征在于，所述电源模块，包括：三端稳压器和直流-直流转换子模块，直流电源通过三相稳压器分别与所述微控制模块和所述RS485通讯模块相连；所述直流电源通过所述直流-直流转换子模块与所述RS485通讯模块相连。

6.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，还包括：网口模块，所述网口模块，包括：型号为W5500的芯片，所述网口模块安装于所述印制电路板上；所述网口模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

7.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述电路板，还包括：USB接口模块，所述USB接口模块包括：型号为MIC2005-0.5YM6的功率开关芯片，所述USB接口模块安装于所述印制电路板上；所述USB接口模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

8.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，还包括：地址设置模块和地址显示模块，所述地址设置模块与所述地址显示模块分别与所述电源模块和所述微控制模块相连。

9.根据权利要求8所述的电路板，其特征在于，所述地址设置模块，包括：两个自复式按键，每个自复式按键分别与所述微控制模块相连；所述地址显示模块，包括：发光LED，所述发光LED与所述微控制模块相连。

10.一种分配电箱，其特征在于，包括：壳体及权利要求1-9中任一项所述的电路板，所述电路板设于所述壳体中。

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