住宅小区可视对讲智能化系统的设计

【摘要】本文论述了住宅小区可视对讲智能化系统的设计。

【关键词】智能小区，可视对讲，CAN总线

住宅小区可视对讲系统是一套现代化的小康住宅服务系统，可以提供访客与住户之间双向可视通话，达到图像、语音双重识别从而增加安全可靠性，同时节省大量的时间，提高工作效率。它可提高住宅的整体管理和服务水平，创造安全社区居住环境，因此逐步成为小康住宅不可缺少的配套设备。

本文构建了基于两级CAN总线模型的性价比高的智能楼宇可视对讲系统，可以用来进行互联组网、多路内部通讯、保安监控、远程开锁等功能。文中进行了智能小区可视对讲系统的硬件设计，设计了门口机的硬件电路原理图，各个硬件模块之间通过CAN总线相连，同时为了增强智能楼宇的远程设防、安全报警等功能，住户分机除了具有可视对讲的功能外，还集成了门窗监控、火警监控、瓦斯监控以及安全报警等功能接口。硬件设施尽量采用成熟的理论与技术，以减少设计的错误，整个硬件系统采用模块化设计，可扩充性好。这是系统的特色之一，也是研究的关键点。

小区可视对讲系统由住户单元、楼门单元、大门单元、区域单元、管理单元组成。按照对不同容量小区的适应性要求，在容量不大时，可以不采用区域单元，直接将楼门单元接到管理单元。另外管理单元为PC机加管理控制插卡。管理控制插卡包括图像、语音交换、CAN控制器、CAN与CI转换、信息发送、音视频接收及控制等。系统中视频和语音信号是模拟信号，由相应模拟通道传输，通道由开关量进行控制。管理控制单元模块有8个区域控制卡接口插槽，总控各个控制区域中的楼门控制单元、楼门门口机以及室内机的模拟量通音视频道开关选择，模拟量视频通道监视等。同时和上位机交互整个监控网络的信息和数据。它与PC机以RS232联接，与监控网络以CAN总线连接。

楼门控制单元留有3个门口机接口，可以监管3个楼门门口机，有与住户通信通道和管理员通信通道。它主要负责它下属的RS一85网络住户节点与CAN网络及上位机PC的信息交换互通，以及负责楼门口机与上位机PC之间的模拟量音视频通道切换和实现上位机对楼门口机的控制。楼门控制器最主要的任务之一是作对讲及影像的模拟量道控制管理，其中包括楼门口机与住户通道、楼门口机和控制中心通道、大门口机和住户通道、控制中心到住户通道以及控制中心发送广播的专用通道。它的第二个主要任务是对CAN信息报文和RS485信息报文之间的转换和传输控制，主要实现了CAN和RS一485信息包的存储、信息包的解包和CAN和RS一485信息包的相互转换、CAN和RS一485信息包的接收和发送。

楼门口机模块负责对楼门的控制和监管。实现住户机对楼门的监控、以及上位机对楼门口机的监管。报告楼门的状态，发布信息等。

小区可视对讲系统的软件设计对于整个系统的稳定和可靠起着非常重要的作用。就CAN总线来说，在软件编程中采用CAN.ZOB协议，充分发挥了CAN总线的特点。在软件编程中，实行仲裁机制和信息校验来保证系统的可靠性，设置任务的优先级，将软件设计尽量标准化、模块化，便于将来的维护和功能的增强。

为了提高系统资源的利用率，在信息流部分划分为长信息和短信息，不同的信息类型采用不同处理机制，使系统保持快捷的反应能力。在整个软件设计中，做到充分发挥硬件的特性、控制流程简洁精确、反应灵敏、优先级控制得当是软件开发追求的效果。软件控制中充分发挥中断和定时的功能来使整个系统反应及时灵敏。

楼门控制单元控制主要实现门口机和其它模块间语音和视频模拟量通道控制和管理，以及CAN网络和485网络间信息输转，开关门控制以及对于存贮管理住户DI等功能。

为了使楼门控制单元运作的有效率，认识连接的楼门单元门口机、室内机的ID码、连接数量，因此必须连续按着ID扫描键为“LOW”，10秒钟之后LED灯转变为快速闪烁（0.25.0/25秒钟）即表示已经进入扫瞄及储存模式，此时放松按钮。接着依序搜索保安室内机由00-127并将搜寻回应的ID寻在E2PROM最多128个，完成之后自动脱离扫描及存储模式回复为正常待机模式。

楼门控制器最主要的任务之一是作为对讲及影像的信道控制管理，因此三个楼门单元门口机只允许其中一个与门口机对室内机或是管理中心通话，同时提供另外一个通道专门给室内机对管理中心通话或室内机通话，每个通道的通话时间最长为10分钟，超过时间即强迫脱离。除了楼门单元门口机可以连接开门控制器在楼门控制器也增加一个连锁开门控制器，传送开门的命令来源有楼门单元门口机键盘、室内机、管理中心，当3个楼门单元门口机中任何一个在通话中的楼门单元门口机皆会执行开门的命令，或者由门口机键操作密码开门并且回传开门的命令（含开门时间长度）给楼门控制器，RXDT/XD一直保持接收模式，RXD当需要传送数据时除了由TXD外，于传送数据前必须将RS-485切换TXD模式。

小区可视对讲系统中控制网络要尽量降低网络的复杂性和建设成木。考虑到可视对讲底层网络的主干通道要求传输较大数据量的信息，采用了“CAN+RS485”总线的分层结构。就可视对讲而言，由于其节点相对分散而数量巨大，单层CAN总线网络的节点容限为110个。因此将底层网络分成两层，上层为带CAN总线端口的主控机和单元控制器，CAN端接口构成的CAN网络层，下层由带RS-485端口的住户控制器和单元控制器RS-485端接口构成的RS-485网络层。避免了单独由CAN总线构建的底层网络的层次关系过于复杂，又利用了多主CAN网络性能方面的优势。

门口控制器硬件部分改进了原电路的电源控制模块、外围存储器电路和视频/音频通道选择电路、CAN控制器电路、RS-485驱动电路，增加了多电源选择电路、RS-232驱动电路等。改进后的电路即更改了以前存在的错误，提高了模块的稳定性，合理布置了器件的布局。

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