基于51單片機(jī)與Lonworks的可視對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)于整個(gè)園區(qū)，采用星型分級(jí)網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于較大型的小區(qū)通信系統(tǒng)，可以采用域的管理方式。園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 園區(qū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

所有節(jié)點(diǎn)由AT89S52單片機(jī)系統(tǒng)和神經(jīng)元芯片TMPN3150B1AF構(gòu)成核心模塊，加上FTT一10A收發(fā)器和相應(yīng)的外圍電路構(gòu)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(jī)較強(qiáng)的實(shí)時(shí)控制能力保證了數(shù)據(jù)間傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。整個(gè)系統(tǒng)由多個(gè)子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，子網(wǎng) 絡(luò)與子網(wǎng)絡(luò)通過(guò)Lonworks路由器進(jìn)行擴(kuò)張。各節(jié)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(duì)講系統(tǒng)的視音頻模擬信號(hào)通過(guò)視音頻總線(xiàn)傳輸。該方案采用2級(jí)總線(xiàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在同一系統(tǒng)中同時(shí)進(jìn)行多個(gè)通話(huà)的功能。同時(shí)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息共享 。

3 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)是通過(guò)單片機(jī)和Lonworks聯(lián)合控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。節(jié)點(diǎn)硬件原理圖如圖2所示。

圖2 節(jié)點(diǎn)硬件原理圖

(1)CPU。節(jié)點(diǎn)的CPU采用工業(yè)級(jí)AT89S52和Neuron Chip家族的TMPN3150B1AF，3150芯片不帶程序存儲(chǔ)空間，因而需要外接外部RAM，存放包括LonTalk協(xié)議、Neuron C庫(kù)函數(shù)和任務(wù)調(diào)度程序的系統(tǒng)映象，存放包括Neuron C編譯器產(chǎn)生的用戶(hù)應(yīng)用程序代碼和其他特定應(yīng)用參數(shù)的應(yīng)用映象。3150芯片有11個(gè)應(yīng)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(kuò)電路的靈活I(lǐng)／O功能，可通過(guò)軟件設(shè)置成34種可選的工作方式。在本系統(tǒng)中，將其設(shè)置成方式2，即位輸出(bit output)，用以控制繼電器構(gòu)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

(3)程序存儲(chǔ)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(yīng)用映象，其大容量也為將來(lái)的功能擴(kuò)展提供了便利。

由于采用了單片機(jī)與Lonworks技術(shù)相結(jié)合的辦法，不僅兼容了戶(hù)內(nèi)傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)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(tǒng)，減少了硬件出錯(cuò)的可能性，提高了系統(tǒng)的可靠性，大大減輕了硬件設(shè)計(jì)的工作量。

在工作流程上，一方面當(dāng)戶(hù)內(nèi)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(jiān)控設(shè)備所采集的相應(yīng)監(jiān)控信號(hào)將送入戶(hù)內(nèi)可視分機(jī)，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?shù)焦芾碇行倪M(jìn)行相應(yīng)的顯示和報(bào)警，從而方便小區(qū)管理人員及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施；另一方面有訪(fǎng)客通過(guò)單元主機(jī)向戶(hù)內(nèi)發(fā)送請(qǐng)求，則啟動(dòng)主機(jī)上CCD攝像頭，并使相應(yīng)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(nèi)可視分機(jī)的顯示器上，方便戶(hù)主辨別。當(dāng)戶(hù)主開(kāi)啟與門(mén)口主機(jī)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。