可视化门禁系统的设计与实现-单片机.docxVIP

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可视化门禁系统的设计与实现

单片机

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论文导读:：本设计结合LONWORKS和单片机的优点。本研究采用单片机与LONWORKS技术实现了可视化家居门禁系统。许多智能门禁系统也因应而生。

论文关键词：单片机，可视化，门禁系统

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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[1-3]。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[4-5]。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。

LON总线是美国Echelon公司推出的一种现场总线单片机，采用OSI全部七层协议，是开放式的、直接面向对象的网络协议（LonTalk协议）。核心采用神经元芯片，内含3个8位处理器，分别负责介质访问控制、网络处理和应用处理。采用专门的网络收发器使物理层可以使用多种介质，如双绞线、无线及低压电源线载波等等。LONWORKS总线在网络开放性和网络互操作性等网络处理能力方面具有很大的优势，已在智能家居得到广泛应用[6-12]。本设计结合LONWORKS和单片机的优点，设计出直观、廉价、易于推广且有一定安全功能的智能门禁系统。

*作者：罗少兰，女，硕士研究生，讲师，厦门海洋职业技术学院教师，从事计算机教学、单片机方面的研究。

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FT3120-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站。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

图2－1节点硬件原理图

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。

(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、NeuronC库函数和任务调度程序的系统映象，存放包括NeuronC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)收发器。选用Echelon公司的FT3120-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、更为经济地进行单片机，减少了节点安装的时间和费用。FT3120智能收发器是完整意义的单芯片系统，集成了Echelon公司的自由拓扑收发器和强大的神经元网络处理器核心；神经元3120核心最高时钟频率为40MHz，包括4K的EEPROM和2K的RAM。LONWORKS系统固件是在片内ROM中。应用程序代码存储在内嵌的EEPROM存储器中，可通过网络更新。FT3120收发器提供32管脚的SOIC封装和44管脚TQFP封装。FT3120智能收发器提供可以配置用于一个或更多的34种预定义标准输入/输出模式的11个I/O管脚。它集成了多种的I/O模式和两个片上定时/计数器，使得FT3120收发器使用最小限度的外部逻辑电路或软件开发来实现应用电路的接口。在本系统中，将其设置成方式2，即位输出，用以控制继电器构成的视音频切换器。

（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。

(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