可视化门禁系统的设计与实现
作者：李浩
来源：《数字技术与应用》2011年第04期
摘要:本文以直观安全门禁为应用对象,采用ATMEL89S52单片机系统和FT 3120-E4P40自由拓扑智能收发器为核心,设计了可视化家居门禁系统,通过单片机和LONWORKS联合控制,实现楼宇叫视对讲、紧急报警、图像监视以及遥控开锁等功能,为住户的安全防范提供套完整的解决方案。
关键词:单片机可视化门禁系统
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)04-0078-01
近几年来随着社会经济发展,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。
许多智能门禁系统也因应而生,集微机自动识别技术和现代安全管理措施为一体,涉及电子、机械、光学、计算机技术、通讯技术等诸多方而。
存在成本高,难于普及的特点。
本文介绍了可视对讲系统的设计原理以及软、硬件的实现方式并提出以单片机和LONWORKS为设计核心的智能小区可视对讲系统的解决方案,克服了速率低、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。
1、系统结构设计
对于整个控制区,采用分级总线型网络,网络结构如图1－1所示。
图1－1 控制区网络结构图
所有节点由ATMEL89S52单片机系统和FT 3120-E4P40自由拓扑智能收发器构成核心模块,加上相应的外围电路构成。
整个系统由多个子网络构成,子网络与子网络通过LONWORKS 路由器进行扩张。
各节点通过LONWORKS总线进行网络通信,相互之间以双绞线相连,可视对讲系统的视音频模拟信号通过视音频总线传输。
该方案采用2级总线设计,实现在同一系统中同时进行多个通话的功能。
同时,设置网络数据管理机和数据服务器,实现实时控制网络与计算机网络的信息共享。
2、节点硬件设计
节点硬件设计是通过单片机和LONWORKS联合控制来实现的。
节点硬件原理图如图2－1所示。
2.1 CUP
节点的单片机CPU采用ATMEL89S52。
要外接外部RAM,存放包括LonTalk协议、Neuron C库函数和任务调度程序的系统映象,存放包括Neuron C编译器产生的用户应用程序代码和其他特定应用参数的应用映象。
2.2 收发器
选用Echelon公司的FT 3120-E4P40自由拓扑智能收发器,把神经元3120网络处理器核心分别与自由拓扑双绞线收发器集成在一块芯片上,做成一个低成本的、智能收发器。
它内嵌了Echelon公司的高性能FT-X1通信变压器,自由拓扑布线可以快速的、更为经济地进行,减少了节点安装的时间和费用。
2.3 路由器
采用MPR-50多端口路由器。
MPR-50路由器为五个信道之间提供ANSI/CEA-709.1兼容的路由选择,这五个信道包括四个TP/FT-10自由拓扑双绞线(ANSI/CEA-209.3)信道和一个LonMark标准的TP/XF-1250信道。
2.4 程序存储器
选用Winbond公司的W27C512-45,可以很方便地利用LonMaker来直接下载应用映象,其大容量也为将来的功能扩展提供了便利。
由于采用了单片机与LONWORKS技术相结合的办法,不仅兼容了户内传统的监控设备,同时也提高了网络的通信效率和传输速率,简化了整个系统,减少了硬件出错的可能性,提高了系统的可靠性,大大减轻了硬件设计的工作量。
3、节点软件设计
3.1 LONWORKS部分
神经元芯片的应用程序以“Nueron C”语言编写。
它主要完成的任务如下:首先对I/O对象和软件计时器的定义以及设置变量初始值,判断是否有“开锁”信号,并启动计时器开始计时,计时器终止时,Neuron芯片接受新的定时任务。
神经元芯片是LONWORKS技术的核心所在,是一个带有多个处理器、读写/只读存储器(RAM和ROM)以及通信和I/O接口的单芯片系统。
只读存储器包含一个操作系统、LonTalk协议和I/O功能库。
一个完整的操作系统包括一个能够执行LONWORKS协议的神经元芯片固件,它包含在每个神经元芯片的ROM中。
大部分LONWORKS设备包括一个具有相同的、内置的、实现LONWORKS协议的神经元芯片。
神经元芯片实际上将3个8位的内嵌处理器集成为一体。
两个用于执行LONWORKS协议;Neuron C是一种基于ANSI C并为神经元芯片设计的
一种编程语言,它对ANSI C进行了扩展以直接支持Neuron芯片的固件例程。
Neuron C语言包括一个内部多任务调度程序、一个Run-Time函数库,采用的是事件驱动编程结构。
整个接点的软件功能都是由若干个事件驱动完成。
3.2 单片机部分
单片机部分CPU采用ATMEL公司生产的ATMEL89S52芯片,具有抗干扰能力强和价格低廉的特点。
单片机系统软件需要实现的基本功能如下:
(1) 待机功能。
(2)监控信号采集功能。
(3)开锁功能。
4、结语
本研究采用单片机与LONWORKS技术实现了可视化家居门禁系统,大大提高了通信网络的使用率,可以多机平级联网、多机分级联网、管理中心间呼叫、通话、监看;可以与小区内任一分机、主机呼叫、通话、监看,显示警情;能转接住房(分机)间的呼叫、通话;联接电脑后可以进行安防信息管理。
除此以外,还可以联接小区内的低层、多层普通对讲系统,实现智慧型联网管理。
具备网络清晰、操作简便、配置、组网随意灵活,运行可靠,安全调试、维护简单等优点,将成为我国小区安防管理的首选系统,造福于安居乐业的现代社会。
参考文献
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