基于單片機與Lonworks的可視對講系統設計

摘 要： 介紹了智能小區的門(mén)禁系統，即可視對講系統的設計原理以及軟、硬件的實(shí)現方式；提出了針對智能小區可視對講系統的解決方案。使用單片機與Lonworks結合的可視對講系統，克服了傳統485總線(xiàn)通信速率低、通信距離短的缺陷，提高了系統對總線(xiàn)以及監控設備的兼容性。

隨著(zhù)智能化住宅小區的出現，傳統的門(mén)鈴已經(jīng)遠不能適應現代的家庭。人們希望通過(guò)一種新的方式來(lái)了解來(lái)客情況，同時(shí)確保自身的安全性，減少不必要的麻煩。因此各式各樣的門(mén)鈴悄然走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。

從簡(jiǎn)單的叫門(mén)工具，到多功能、綜合型電器，使用者的標準越來(lái)越高，對講系統已成為現代多功能、高效率現代化住宅的重要保障。隨之而生的樓宇對講系統，也隨著(zhù)城市住宅小區的建設和發(fā)展，不斷地推陳出新。從最初的普通單元門(mén)對講，到可視單元門(mén)對講，發(fā)展到聯(lián)網(wǎng)管理，智能樓 宇對講系統已成為一種兼容性強大的綜合系統?？梢哉f(shuō)，智能樓宇對講系統不僅僅是方便住戶(hù)和訪(fǎng)客的電控門(mén)系統，也是小區物業(yè)管理和安防管理必不可少的有效手段，是現代化住宅小區必不可少的設施 。

1 Lonworks總線(xiàn)技術(shù)

一般的可視對講系統大多由單片機與RS-485總線(xiàn)構成，雖然成本低，但受到RS-485總線(xiàn)的限制，在無(wú)中繼的情況下，通信距離不能太遠，通信速率也不能太高，而采用中繼則會(huì )提高成本， 增大設計開(kāi)發(fā)和施工維護的難度。如果采用單純的Lonworks總線(xiàn)，又會(huì )降低網(wǎng)絡(luò )對其他總線(xiàn)設備的兼容性，增加開(kāi)發(fā)成本和設計困難。筆者采用基于單片機與Lonworks的可視對講技術(shù)，不僅可以克服以上缺點(diǎn)，而且能更好地發(fā)揮二者的優(yōu)勢。整個(gè)系統由門(mén)口單元主機和戶(hù)內可視分機組成，在網(wǎng)絡(luò )上視其為不同的通信節點(diǎn)。在普通的通信網(wǎng)絡(luò )中，節點(diǎn)對節點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)所采用的協(xié)議是不同的，而對于Lonworks網(wǎng)絡(luò )中設備的通信，則只需要采用一種稱(chēng)為L(cháng)onTalk的網(wǎng)絡(luò )標準語(yǔ)言實(shí)現。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡(luò )上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。

LonTalk協(xié)議又稱(chēng)為ANSI／EIA709．1控制網(wǎng)絡(luò )標準，它提供了一系列通信服務(wù)，使得設備中的應用程序能夠在網(wǎng)絡(luò )上同其他設備發(fā)送和接收報文，而無(wú)需知道網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構或者網(wǎng)絡(luò )的名稱(chēng)、地址，或其他設備的功能。LonTalk協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實(shí)和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規定受限制的事務(wù)處理次數。對網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)的支持使得遠程網(wǎng)絡(luò )管理工具能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )和其他設備相互作用，這包括網(wǎng)絡(luò )地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題和啟動(dòng)／停止／復位設備的應用程序。Lonworks系統可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線(xiàn)、雙絞線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)(RF)、紅外(IR)、同軸電纜和光纖 。

同時(shí)，LonTalk支持在通信介質(zhì)上的硬件碰撞檢測，LonTalk可以自動(dòng)地將正在發(fā)生碰撞的報文取消，重新再發(fā)。如果沒(méi)有碰撞檢測，當碰撞發(fā)生時(shí)，只有得到響應或應答時(shí)才會(huì )重發(fā)報文。Lonworks采用的是優(yōu)先級帶預測的p一堅持CSMA算法來(lái)實(shí)現碰撞檢測。實(shí)驗表明，36個(gè)節點(diǎn)互聯(lián)，采用普通p一堅持算法，當每秒要傳輸的報文達500～1 000包時(shí)，碰撞率由10％上升到54％；而采用預測p-堅持CSMA算法在500包以下時(shí)碰撞率很低，在500～1 000包時(shí)，碰撞率穩定在10％。在網(wǎng)絡(luò )的MAC層中，為提高緊急事件的響應時(shí)間，必須提供一個(gè)可選擇的優(yōu)先級機制，允許用戶(hù)為每個(gè)需要優(yōu)先級的節點(diǎn)分配一個(gè)特定的優(yōu)先級時(shí)間片(priority slot)。在發(fā)送過(guò)程中，優(yōu)先級數據報文將在該時(shí)間片內被發(fā)送，優(yōu)先級時(shí)間片可分為0～127之間的任意登記，低優(yōu)先級的節點(diǎn)需要等待的時(shí)間較長(cháng)。這個(gè)時(shí)間片加在p一概率時(shí)間片之前(即節點(diǎn)的隨機等待時(shí)間 之前)，非優(yōu)先級節點(diǎn)必須等優(yōu)先級時(shí)間片完成后，再等待P-概率時(shí)間片后發(fā)送，這樣，加入優(yōu)先級的節點(diǎn)具有更快的相應時(shí)間，從而也更能提高網(wǎng)絡(luò )的利用率。

在智能小區的設計中，采用Lonworks總線(xiàn)可以將眾多的控制線(xiàn)路和通信線(xiàn)路集成到廉價(jià)的雙絞線(xiàn)之上，既節約了開(kāi)發(fā)和施工成本，也方便了網(wǎng) 絡(luò )的規劃和管理。