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２００８年第１２期．总３４５期
单片机门禁系统设计
张恒
Ｉ贵州大学明德学院０５通信工程贵州贵阳５５０００３）
中图分类号：ＴＮ
文献标识码：Ａ
文章编号：１００７—０７４５（２００８）１２－０—９７—０１
讲
辫
置
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。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。
一、Ｌ０ｎ
ｗｏｒｋｓ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一４８５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Ｉ＿ｏｎ
ｗｏｒｋｓ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Ｌｏｎ
ｗｏｒｋｓ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。对
于Ｌｏｎ
ｗｏｒｋｓ网络中设备的通信，则只需要采用一种称为
ＩＪｏｎ
Ｔａｌｋ的网络标准语言实现。Ｉｏｎ
Ｔａｌｋ协议又称为ＡＮ—
ＳＩ／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。Ｌｏｎ
Ｔａｌｋ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。
二、系统结构设计
对于整个园区，采用星型分级网络；对于较大型的小区
通信系统，可以采用域的管理方式。
（１）ＣＰＵ。节点的ＣＰＵ采用工业级ＡＴ８９Ｓ５２和Ｎｅｕｍｎ
Ｃｈｉｐ家族的ＴＭＰＮ３１５０ＢＩＡＦ，３１５０芯片不带程序存储空
间，因而需要外接外部ＲＡＭ，存放包括Ｌｏｎ
Ｔａｌｋ协议、Ｎｅｕ—
ｒＯｌｌ
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。３１５０芯片有１１个应用Ⅳ０引脚，这些引脚可以
各种方式配置并提供具有最小外扩电路的灵活Ⅳｏ功能，
可通过软件设置成３４种可选的工作方式。在本系统中，将
其设置成方式２，即位输出（ｂｉｔ
ｏｕｔｐｕｔ），用以控制继电器构
成的视音频切换器。
（２）收发器。选用Ｅｃｈｅｌｏｎ公司的Ｆｆｒ－１０Ａ，通信速率为
１９７
７８
ｋｂ／ｓ，带有变压器隔离耦合和一个曼切斯特编码器，支持
多种网络拓扑结构。
（３）程序存储器。选用Ｗｉｎ
ｂｏｎｄ公司的Ｗ２７Ｃ５１２－４５，
可以很方便地利用Ｌｏｎ
Ｍａｋｅｒ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ｂｎ
ｗｏｒｋｓ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。
三、节点软件设计
１、Ｌｏｎ
ｗｏｒｋｓ部分。Ｎｅｕｍｎ芯片的编程语言为Ｎｅｕｍｎ
Ｃ，它是从ＡＮＳＩＣ派生出来的，并对ＡＮＳＩ
Ｃ进行了删减和
增补。例如，Ｎｅｕｒｏｎ
Ｃ甫事件的发生来驱动任务的执行；
Ｎｅｕｒｏｎ的芯片提供了毫秒和秒这２种类型的软件计时器。
主程序主要完成的任务如下：首先对Ｉ／０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，Ｎｅｕｍｎ芯片接受新的定
时任务仁。神经元芯片（ｎｅｕｒｏｎ
ｃｈｉｐ）是Ｌｏｎ
ｗｏｒｋｓ技术的核
心所在，它是一个带有多个处理器、读写／只读存储器
（ＲＡＭ／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、Ｉ＿ｏｎ
Ｔａｌｋ协议和Ｉ／０功能库。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。
２、单片机部分。单片机部分ＣＰＵ采用ＡＴＭＥＬ公司生
产的工业级ＡＴ８９Ｓ５２芯片，这种芯片是ＡＴ８９Ｃ５
ｌ的丁业版
本，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。平时（无控制操作
时），户内可视分机和单元主机均处于待机状态，射频模块、
单元主机摄像头以及户内可视分机显示屏电源均处于关闭
状态。（２）监控信号采集功能。户内可视分机不仅是连接单
元主机的节点，更是户内各监控点信号采集的中心，当门
磁、窗磁、户内红外、烟感以及紧急信号被发出时，都将首先
送到户内可视分机，由ＡＴ８９Ｓ５２进行判断和初步处理，然
后转交ＴＭＰＮ３１５０ＢＩＡＦ芯片送上Ｌｏｎ
ｗｏｒｋ８通信网络，传
送到管理中心进行显示和处理。（３）开锁功能。通过户内可
视分机，可以控制打开安装于单元门上并与单元主机相连
的电磁锁。
参考文献：
【１】邓燕妮．基于Ｌｏｎ
ｗｏｄ【ｓ的智能小区的节点设计研究叨．
武汉理工大学学报：信息与管理工程版，２００６，２８（４）
【２】叶选．安防可视对讲门禁系统的设计【Ｊ】．工程设计ＣＡＤ与
智能建筑．２００２（２）
万方数据
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