基于51單片機與Lonworks的可視對講系統(tǒng)設計

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

1 Lonworks總線技術

一般的可視對講系統(tǒng)大多由單片機與RS-485總線構成，雖然成本低，但受到RS-485總線的限制，在無中繼的情況下，通信距離不能太遠，通信速率也不能太高，而采用中繼則會提高成本， 增大設計開發(fā)和施工維護的難度。如果采用單純的Lonworks總線，又會降低網(wǎng)絡對其他總線設備的兼容性，增加開發(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，不僅可以克服以上缺點，而且能更好地發(fā)揮二者的優(yōu)勢。整個系統(tǒng)由門口單元主機和戶內可視分機組成，在網(wǎng)絡上視其為不同的通信節(jié)點。在普通的通信網(wǎng)絡中，節(jié)點對節(jié)點的訪問所采用的協(xié)議是不同的，而對于Lonworks網(wǎng)絡中設備的通信，則只需要采用一種稱為LonTalk的網(wǎng)絡標準語言實現(xiàn)。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡上不同設備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。

LonTalk協(xié)議又稱為ANSI／EIA709．1控制網(wǎng)絡標準，它提供了一系列通信服務，使得設備中的應用程序能夠在網(wǎng)絡上同其他設備發(fā)送和接收報文，而無需知道網(wǎng)絡的拓撲結構或者網(wǎng)絡的名稱、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、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務處理次數(shù)。對網(wǎng)絡管理服務的支持使得遠程網(wǎng)絡管理工具能夠通過網(wǎng)絡和其他設備相互作用，這包括網(wǎng)絡地址和參數(shù)的重新配置、下載應用程序、報告網(wǎng)絡問題和啟動／停止／復位設備的應用程序。Lonworks系統(tǒng)可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線、雙絞線、無線(RF)、紅外(IR)、同軸電纜和光纖 。

同時，LonTalk支持在通信介質上的硬件碰撞檢測，LonTalk可以自動地將正在發(fā)生碰撞的報文取消，重新再發(fā)。如果沒有碰撞檢測，當碰撞發(fā)生時，只有得到響應或應答時才會重發(fā)報文。Lonworks采用的是優(yōu)先級帶預測的p一堅持CSMA算法來實現(xiàn)碰撞檢測。實驗表明，36個節(jié)點互聯(lián)，采用普通p一堅持算法，當每秒要傳輸?shù)膱笪倪_500～1 000包時，碰撞率由10％上升到54％；而采用預測p-堅持CSMA算法在500包以下時碰撞率很低，在500～1 000包時，碰撞率穩(wěn)定在10％。在網(wǎng)絡的MAC層中，為提高緊急事件的響應時間，必須提供一個可選擇的優(yōu)先級機制，允許用戶為每個需要優(yōu)先級的節(jié)點分配一個特定的優(yōu)先級時間片(priority slot)。在發(fā)送過程中，優(yōu)先級數(shù)據(jù)報文將在該時間片內被發(fā)送，優(yōu)先級時間片可分為0～127之間的任意登記，低優(yōu)先級的節(jié)點需要等待的時間較長。這個時間片加在p一概率時間片之前(即節(jié)點的隨機等待時間 之前)，非優(yōu)先級節(jié)點必須等優(yōu)先級時間片完成后，再等待P-概率時間片后發(fā)送，這樣，加入優(yōu)先級的節(jié)點具有更快的相應時間，從而也更能提高網(wǎng)絡的利用率。

在智能小區(qū)的設計中，采用Lonworks總線可以將眾多的控制線路和通信線路集成到廉價的雙絞線之上，既節(jié)約了開發(fā)和施工成本，也方便了網(wǎng) 絡的規(guī)劃和管理。