基于51單片機與Lonworks的可視對講系統設計

2 系統結構設計

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

圖1 園區網絡結構圖

所有節點由AT89S52單片機系統和神經元芯片TMPN3150B1AF構成核心模塊，加上FTT一10A收發器和相應的外圍電路構成。神經元芯片 有11個I／O口，可由軟件靈活配置34種不同接口，單片機較強的實時控制能力保證了數據間傳輸的實時性。整個系統由多個子網絡構成，子網 絡與子網絡通過Lonworks路由器進行擴張。各節點通過Lonworks總線進行網絡通信，相互之間以雙絞線相連，通信速率為78 kb／s，可視對講系統的視音頻模擬信號通過視音頻總線傳輸。該方案采用2級總線設計，實現在同一系統中同時進行多個通話的功能。同時，設置網絡數據管理機和數據服務器，實現實時控制網絡與計算機網絡的信息共享 。

3 節點硬件設計

節點硬件設計是通過單片機和Lonworks聯合控制來實現的。節點硬件原理圖如圖2所示。

圖2 節點硬件原理圖

(1)CPU。節點的CPU采用工業級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協議、Neuron C庫函數和任務調度程序的系統映象，存放包括Neuron C編譯器產生的用戶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／O功能，可通過軟件設置成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曼切斯特編碼器，支持多種網絡拓撲結構。

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

由于采用了單片機與Lonworks技術相結合的辦法，不僅兼容了戶內傳統的監控設備，同時也提高了網絡的通信效率和傳輸速率，簡化了整個系統，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，一方面當戶內發生異常情況，如產生超過正常濃度的煙霧以及門窗被非正常開啟等，經監控設備所采集的相應監控信號將送入戶內可視分機，經51芯片判斷處理后送交神經元芯片，經過收發器送上Lonworks網絡，并傳輸到管理中心進行相應的顯示和報警，從而方便小區管理人員及時采取應對措施；另一方面有訪客通過單元主機向戶內發送請求，則啟動主機上CCD攝像頭，并使相應的視頻切換繼電器吸合，將訪客影像實時傳送到戶內可視分機的顯示器上，方便戶主辨別。當戶主開啟與門口主機相連的電磁鎖時，切斷視頻連接，釋放線路資源以便于其他訪客使用。