基于单片机与Lonworks的可视对讲系统设计

摘  要：  介绍了智能小区的门禁系统，即可视对讲系统的设计原理以及软、硬件的实现方式；提出了针对智能小区可视对讲系统的解决方案。使用单片机与Lonworks结合的可视对讲系统，克服了传统485总线通信速率低、通信距离短的缺陷，提高了系统对总线以及监控设备的兼容性。
    随着智能化住宅小区的出现，传统的门铃已经远不能适应现代的家庭。人们希望通过一种新的方式来了解来客情况，同时确保自身的安全性，减少不必要的麻烦。因此各式各样的门铃悄然走进千家万户。

从简单的叫门工具，到多功能、综合型电器，使用者的标准越来越高，对讲系统已成为现代多功能、高效率现代化住宅的重要保障。随之而生的楼宇对讲系统，也随着城市住宅小区的建设和发展，不断地推陈出新。从最初的普通单元门对讲，到可视单元门对讲，发展到联网管理，智能楼 宇对讲系统已成为一种兼容性强大的综合系统。可以说，智能楼宇对讲系统不仅仅是方便住户和访客的电控门系统，也是小区物业管理和安防管理必不可少的有效手段，是现代化住宅小区必不可少的设施 。

1 Lonworks总线技术

一般的可视对讲系统大多由单片机与RS-485总线构成，虽然成本低，但受到RS-485总线的限制，在无中继的情况下，通信距离不能太远，通信速率也不能太高，而采用中继则会提高成本， 增大设计开发和施工维护的难度。如果采用单纯的Lonworks总线，又会降低网络对其他总线设备的兼容性，增加开发成本和设计困难。笔者采用基于单片机与Lonworks的可视对讲技术，不仅可以克服以上缺点，而且能更好地发挥二者的优势。整个系统由门口单元主机和户内可视分机组成，在网络上视其为不同的通信节点。在普通的通信网络中，节点对节点的访问所采用的协议是不同的，而对于Lonworks网络中设备的通信，则只需要采用一种称为LonTalk的网络标准语言实现。LonTalk协议由各种允许网络上不同设备彼此间智能通信的底层协议组成。

LonTalk协议又称为ANSI／EIA709．1控制网络标准，它提供了一系列通信服务，使得设备中的应用程序能够在网络上同其他设备发送和接收报文，而无需知道网络的拓扑结构或者网络的名称、地址，或其他设备的功能。LonTalk协议能够有选择地提供端到端的报文确认、报文证实和优先级发送，以提供规定受限制的事务处理次数。对网络管理服务的支持使得远程网络管理工具能够通过网络和其他设备相互作用，这包括网络地址和参数的重新配置、下载应用程序、报告网络问题和启动／停止／复位设备的应用程序。Lonworks系统可以在任何物理媒介上通信，这包括电力线、双绞线、无线(RF)、红外(IR)、同轴电缆和光纤 。

同时，LonTalk支持在通信介质上的硬件碰撞检测，LonTalk可以自动地将正在发生碰撞的报文取消，重新再发。如果没有碰撞检测，当碰撞发生时，只有得到响应或应答时才会重发报文。Lonworks采用的是优先级带预测的p一坚持CSMA算法来实现碰撞检测。实验表明，36个节点互联，采用普通p一坚持算法，当每秒要传输的报文达500～1 000包时，碰撞率由10％上升到54％；而采用预测p-坚持CSMA算法在500包以下时碰撞率很低，在500～1 000包时，碰撞率稳定在10％。在网络的MAC层中，为提高紧急事件的响应时间，必须提供一个可选择的优先级机制，允许用户为每个需要优先级的节点分配一个特定的优先级时间片(priority slot)。在发送过程中，优先级数据报文将在该时间片内被发送，优先级时间片可分为0～127之间的任意登记，低优先级的节点需要等待的时间较长。这个时间片加在p一概率时间片之前(即节点的随机等待时间 之前)，非优先级节点必须等优先级时间片完成后，再等待P-概率时间片后发送，这样，加入优先级的节点具有更快的相应时间，从而也更能提高网络的利用率。

在智能小区的设计中，采用Lonworks总线可以将众多的控制线路和通信线路集成到廉价的双绞线之上，既节约了开发和施工成本，也方便了网 络的规划和管理。