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禁系統，即可視對講系統的設計原理以及軟、硬件的實現方式；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總線通信速率低、通信距離短的缺陷，提高了系統對總線以及監控設備的兼容性。

隨著智能化住宅小區的出現，傳統的門鈴已經遠不能適應現代的家庭。人們希望通過一種新的方式來了解來客情況，同時確保自身的安全性，減少不必要的麻煩。因此各式各樣的門鈴悄然走進千家萬戶。

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，也隨著城市住宅小區的建設和發展，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，發展到聯網管理，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，智能樓宇對講系統不僅僅是方便住戶和訪客的電控門系統，也是小區物業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總線技術

一般的可視對講系統大多由單片機與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， 增大設計開發和施工維護的難度。如果采用單純的Lonworks總線，又會降低網絡對其他總線設備的兼容性，增加開發成本和設計困難。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，而且能更好地發揮二者的優勢。整個系統由門口單元主機和戶內可視分機組成，在網絡上視其為不同的通信節點。在普通的通信網絡中，節點對節點的訪問所采用的協議是不同的，而對于Lonworks網絡中設備的通信，則只需要采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現。LonTalk協議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協議組成。

LonTalk協議又稱為ANSI／EIA709．1控制網絡標準，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絡上同其他設備發送和接收報文，而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonTalk協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送，以提供規定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動／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、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生碰撞的報文取消，重新再發。如果沒有碰撞檢測，當碰撞發生時，只有得到響應或應答時才會重發報文。Lonworks采用的是優先級帶預測的p一堅持CSMA算法來實現碰撞檢測。實驗表明，36個節點互聯，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，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，碰撞率穩定在10％。在網絡的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先級機制，允許用戶為每個需要優先級的節點分配一個特定的優先級時間片(priority slot)。在發送過程中，優先級數據報文將在該時間片內被發送，優先級時間片可分為0～127之間的任意登記，低優先級的節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(即節點的隨機等待時間 之前)，非優先級節點必須等優先級時間片完成后，再等待P-概率時間片后發送，這樣，加入優先級的節點具有更快的相應時間，從而也更能提高網絡的利用率。

在智能小區的設計中，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，既節約了開發和施工成本，也方便了網 絡的規劃和管理。