近年來,業(yè)界紛紛提出智能建筑和智能小區(qū)。而能為智能住宅提供物理和邏輯層面上支持的設備和技術不止一種,這些技術設備各有優(yōu)劣。本文力圖以社區(qū)做為一個整體,利用Mi-crochir pIC系列單片機、通訊介質(RS-485數(shù)據通訊線、視頻信號線、話音線)和計算機組建一個社區(qū)智能化網絡系統(tǒng),來實現(xiàn)一個安全、便利的生活環(huán)境。
單片機
PIC系列單片機是美國Microchip技術公司經過十多年的努力在業(yè)內率先采用精簡指令集計算機(RISC)結構的嵌入式控制器,具有高速度、低工作電壓‘低功耗、較大的輸入輸出直接驅動能力、低價位、小體積等特點。
由于采用類一RISC結構,在相同情況下,PIC微控制器所需要的編碼比一般微控制器要少一半,其指令的高效率又可使編碼開發(fā)時間節(jié)約30%。兩級指令流水線結構可以在一個周期內同時完成一條指令的招待和下一條指令的取指,最大限度地提高了每一個內部時鐘的效率。精簡的指令和極少的外部元件還可降低開發(fā)成本和時間,對市場變化快速做出反應。P I C的存儲結構是基于哈佛雙總線概念,數(shù)據和指令傳輸總線完全分開,以避免出現(xiàn)瓶頸問題。PIC還具有較強的I/0口可以直接驅動LED數(shù)碼管。低功耗全靜態(tài)的CM0S設計,使PIC具有很低的工作電流和極小的待命狀態(tài)電流,但卻有很寬的工作溫度范圍。
利用PIC 16CXX系列單片機開發(fā)的家庭單元和局部控制單元,不僅外部元器件少,產品可靠性高,而且成本低廉,同時以其開發(fā)周期短、高速、低功耗、小體積的特點,使其具有極強競爭力。就中國目前的市場需求性價比而言,它具有不可替代的成本優(yōu)勢和開發(fā)時間優(yōu)勢。
2.社區(qū)·能化系統(tǒng)
2.1社區(qū)智能化網絡
社區(qū)智能化網絡系統(tǒng)由家庭智能單元(Family Intelligent Unit,FIU)和局部控制單元(Local Conrtol Unit,LCU)構成,輔助性模塊有編碼維護終端(Encoding Maintnance Terminal,EMT)和話音匯接終端(Voice Process-i ng Termi nal,VPT)。
FIU通過局部總線與LCU互連建立通訊,LCU通過社區(qū)系統(tǒng)總線與社區(qū)管理中心互連建立通訊。在網絡協(xié)議中,為實時性要求,需盡可能縮小幀的長度,同時還要考慮到實際應用情況以及成本問題,因此FIU地址碼最多設計為64個,LCU地址碼最多設計為240個,(實際上為256個,其中16個留作其他識別碼,即每個LCU可管理64個FIU,管理中心可管理240個LCU)。用戶可以通過編碼維護終端EMT自由分配FIU及LCU地址碼。
由于社區(qū)局域網任務較多,為了提高系統(tǒng)通訊的可靠性,充分利用雙絞線中各芯數(shù),局部總線采用雙總線制,其通訊方式主要采用從動方式,即由上位機不斷發(fā)出監(jiān)測、詢問住處下位機回送相關信息的方法來建立通訊,實現(xiàn)網絡維護、網絡監(jiān)控及網絡診斷。因此FIU是嚴格被動的,只能響應有效的接收。
社區(qū)智能網絡系統(tǒng)結構如圖1、圖2所示,其中局部總線包括RS-485數(shù)據通訊線2對4蔥、視頻信號線(同軸纜或屏蔽線)、局部電源線及輸入輸出話音線,社區(qū)系統(tǒng)總線包括RS-485數(shù)據通訊線1對2.視頻信號線和話音線。
2.2 家庭智能單元
家庭智能單元FIU主要由PIN165C6X系列CPU、EEPROM、RS一485通訊接口、AV通道、控制開關、按鍵和報警接口等組成,主要實現(xiàn)如下功能
1)實時采集計量8路脈沖表信號
改裝后的水、電、氣表向FIU發(fā)出電子脈沖,FIU通過采樣分析,對脈沖進行累計和存儲。脈沖計量數(shù)據記錄在EEPROM中。當LCU發(fā)出抄表指令時,FIU響應并回傳脈沖表數(shù)據,并通過社區(qū)中心扁,且越管理模塊分別計算出各類表的數(shù)據。
2)保安報警
FIU實時監(jiān)測4路防區(qū)信號,當收到包括火災探測器、嗅敏探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器、N0、NC等報警觸發(fā)信號,FIU和CPU響應中斷,經過軟件識別觸發(fā)信號的真?zhèn)?當確定為報警信號時,將有關報警代碼回傳給LCU,再由LCU傳送給報警中心。同時現(xiàn)場報警器鳴叫,并啟動自動撥號模塊向指定的電話或傳呼發(fā)出報警信息。FIU的緊急呼救按鈕,可以發(fā)送信息到社區(qū)管理中心請求支援,處理意外事件。
圖3LCU示意圖
3）門禁可視對講
在正常情況下,話音、視頻通道關閉。在有訪客到來時,通過LCU上的按鍵及數(shù)據總線選通被訪問客戶的FIU震鈴響應,開啟視頻通道,主人通過圖像信號來判斷訪客窮份,決定是否開啟話音碼通道或不予理睬,若決定接待來客,則控制樓梯大門的開關。
4)通訊接口
FIU有兩個串行通訊口(C0Ml和C0M2),即雙總線,其中C0M1負責與上位機進行抄表、報警的通訊,COM2負責門禁對講、管理中心對講的通訊以及響應編碼終端對FIU編碼的通訊。
2.3 局部控制單元
局部控制單元LCU主要由PIC16C5X系列C町、EEPROM、通訊接口、攝像頭、LED數(shù)碼管、控制開關及電源單元等組成,電本結構如圖3所示。LCU采用主動方式與本網段!’各用戶(FIU)進行通訊,主要有如下功能:
1)網絡監(jiān)測、診斷
LCU周期性地查詢本網段內FIIj的工作狀態(tài),并在有故障發(fā)生的情況下,將信息傳送到社區(qū)管理中心。
2.4 社區(qū)管理中心
社區(qū)管理中心計算機界面通過圖形、文字、數(shù)字顯示,使管理人員可輕松操作。中心管理模塊可直觀顯示報警來源、時間,可進行故障檢測,直觀顯示故障發(fā)生地段,以使管理人員采取相應措施。管理人員可隨時查詢用戶各類表的讀數(shù)及相應廬,--1白,k碼臂顯京費用,查詢水、電、氣的當前價格,持密碼者還哼叫中心按髓可更改這些單價。管理人密碼功能鍵員可增刪用戶,修改用戶信息,打印資費和數(shù)據和報警數(shù)據。
社會區(qū)管理中心中的話音匯接終端的設計難度在于模擬信號處理部分,涉及雜音抑制、信號放大、環(huán)路回聲抑制等要求。由于線度長度不確定,應采用載波方式調制話音來達到長距離通話效果的改善。
3 結束語
社區(qū)智能化系統(tǒng)涉及到數(shù)據通訊的協(xié)議、網絡的開放性、社區(qū)管理中心服務內容與物業(yè)管理模式、各社區(qū)智能系統(tǒng)的集成及與各相關部門的互連等大量的技術問題。Microchip PIC系列單片機在中國應用較少,本社區(qū)智能系統(tǒng)中FIU及LCU單元,利用PIC單片機的高速、低功率、低成本、開發(fā)周期短等優(yōu)點,使其在實時控制網絡技術不斷發(fā)展的今天,仍然具有明顯的優(yōu)勢。
（轉載）
