基于51單片機與Lonworks的可視對講系統設計

2 系統結構設計

對于整個(gè)園區，采用星型分級網(wǎng)絡(luò )；對于較大型的小區通信系統，可以采用域的管理方式。園區網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。

圖1 園區網(wǎng)絡(luò )結構圖

所有節點(diǎn)由AT89S52單片機系統和神經(jīng)元芯片TMPN3150B1AF構成核心模塊，加上FTT一10A收發(fā)器和相應的外圍電路構成。神經(jīng)元芯片 有11個(gè)I／O口，可由軟件靈活配置34種不同接口，單片機較強的實(shí)時(shí)控制能力保證了數據間傳輸的實(shí)時(shí)性。整個(gè)系統由多個(gè)子網(wǎng)絡(luò )構成，子網(wǎng) 絡(luò )與子網(wǎng)絡(luò )通過(guò)Lonworks路由器進(jìn)行擴張。各節點(diǎn)通過(guò)Lonworks總線(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )通信，相互之間以雙絞線(xiàn)相連，通信速率為78 kb／s，可視對講系統的視音頻模擬信號通過(guò)視音頻總線(xiàn)傳輸。該方案采用2級總線(xiàn)設計，實(shí)現在同一系統中同時(shí)進(jìn)行多個(gè)通話(huà)的功能。同時(shí)，設置網(wǎng)絡(luò )數據管理機和數據服務(wù)器，實(shí)現實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò )與計算機網(wǎng)絡(luò )的信息共享 。

3 節點(diǎn)硬件設計

節點(diǎn)硬件設計是通過(guò)單片機和Lonworks聯(lián)合控制來(lái)實(shí)現的。節點(diǎn)硬件原理圖如圖2所示。

圖2 節點(diǎn)硬件原理圖

(1)CPU。節點(diǎn)的CPU采用工業(yè)級AT89S52和Neuron Chip家族的TMPN3150B1AF，3150芯片不帶程序存儲空間，因而需要外接外部RAM，存放包括LonTalk協(xié)議、Neuron C庫函數和任務(wù)調度程序的系統映象，存放包括Neuron C編譯器產(chǎn)生的用戶(hù)應用程序代碼和其他特定應用參數的應用映象。3150芯片有11個(gè)應用I／O引腳，這些引腳可以各種方式配置并提供具有最小外擴電路的靈活I(lǐng)／O功能，可通過(guò)軟件設置成34種可選的工作方式。在本系統中，將其設置成方式2，即位輸出(bit output)，用以控制繼電器構成的視音頻切換器 。

(2)收發(fā)器。選用Echelon公司的FTT-10A，通信速率為78 kb／s，帶有變壓器隔離耦合和一個(gè)曼切斯特編碼器，支持多種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。

(3)程序存儲器。選用Winbond公司的W27C512—45，可以很方便地利用LonMaker來(lái)直接下載應用映象，其大容量也為將來(lái)的功能擴展提供了便利。

由于采用了單片機與Lonworks技術(shù)相結合的辦法，不僅兼容了戶(hù)內傳統的監控設備，同時(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò )的通信效率和傳輸速率，簡(jiǎn)化了整個(gè)系統，減少了硬件出錯的可能性，提高了系統的可靠性，大大減輕了硬件設計的工作量。

在工作流程上，一方面當戶(hù)內發(fā)生異常情況，如產(chǎn)生超過(guò)正常濃度的煙霧以及門(mén)窗被非正常開(kāi)啟等，經(jīng)監控設備所采集的相應監控信號將送入戶(hù)內可視分機，經(jīng)51芯片判斷處理后送交神經(jīng)元芯片，經(jīng)過(guò)收發(fā)器送上Lonworks網(wǎng)絡(luò )，并傳輸到管理中心進(jìn)行相應的顯示和報警，從而方便小區管理人員及時(shí)采取應對措施；另一方面有訪(fǎng)客通過(guò)單元主機向戶(hù)內發(fā)送請求，則啟動(dòng)主機上CCD攝像頭，并使相應的視頻切換繼電器吸合，將訪(fǎng)客影像實(shí)時(shí)傳送到戶(hù)內可視分機的顯示器上，方便戶(hù)主辨別。當戶(hù)主開(kāi)啟與門(mén)口主機相連的電磁鎖時(shí)，切斷視頻連接，釋放線(xiàn)路資源以便于其他訪(fǎng)客使用。