住宅小区可视对讲系统消息收发器硬件模块

黄惠康

摘要：随着我国的社会和经济的发展，人民生活水平不断提高，城市居民住宅小区化的趋势越来越明显。小区楼宇对讲系统、监控系统、周界防盗报警系统等小区安全防范系统孕育而生，为住宅小区的安全提供了技术上的保障。国内的楼宇对讲系统为可视对讲、集可视对讲、防盗报警、门禁、信息发布等功能于一体的小区联网系统，可对整个小区几十栋住宅、几千个住户的安全进行监控和统一管理，快速处理小区突发事件，为住户提供了良好的居住环境。

在小区联网型可视对讲系统中，连接楼宇之间的总线系统变得非常重要，目前主要采用RS-485总线，该总线标准要求各节点必须以串联的方式接入总线，不允许总线有分支结构。本课题的目的是设计一个总线转接器，利用总线转接器将一个总线系统分解为若干个局部总线系统，从而实现总线分支，改变了总线的结构，大大简化了布线施工，降低工程成本，同时扩展了总线范围。本系统采用52系列单片机及汇编语言开发。

关键字：智能小区；RS-485总线；串行通信口；汇编语言。

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0239-02

1引言

随着我国的社会和经济的发展，人民生活水平不断提高，城市居民住宅小区化的趋势越来越明显。为了提高住宅小区居住环境的安全性，小区楼宇对讲系统、监控系统、周界防盗报警系统等小区安全防范系统孕育而生，并为住宅小区的安全提供了技术上的保障。

国内的楼宇对讲系统由早期独立的楼宇对讲逐渐发展到集可视对讲、防盗报警、门禁、信息发布等功能于一体的小区联网系统，可对整个小区几十栋住宅、几千个住户的安全进行监控，统一管理和发布小区日常生活的信息，快速处理小区突发事件，为住户提供了良好的居住环境。

在小区联网型可视对讲系统中，连接楼宇之间的总线系统变得非常重要，目前主要采用RS-485总线，该总线标准要求各节点必须以串联的方式接入总线，不允许总线有分支结构。在实际的布线和安装过程中为了满足这一要求，常常需要绕一个大圈子，既浪费了电缆，又增加了工程施工成本，同时增加信号传输距离，引入的干扰增大。本课题的目的是设计一个总线转接器，利用总线转接器将一个总线系统分解为若干个局部总线系统，从而实现总线分支，改变了总线的结构，大大简化了布线施工，降低工程成本，同时扩展了总线范围。

2 系统开发

2.1 系统的基本情况

楼宇对讲系统由用户分机，分机保护器，门口主机，门口从机，门口主机转接器，围墙机，管理中心和分管理中心等构成，其数据通信总线包括楼宇内数据通信总线（局部总线）和楼宇间数据通信总线（系统总线）两部分。

楼宇内局部总线和楼宇间系统总线均采用半双工工作方式，在多节点总线方式下，节点分为主机和从机两类，节点发送数据通信采用竞争的方式，在竞争过程中，检测到冲突一方应立即停止发送数据，待总线空闲后重新发送。如图1所示：

2.2 物理层协议

楼宇间局部总线采用RS-485标准，且工作在半双工模式。信号传输率为1200bit/s，总线上允许接入最大节点数为256个。节点平时处于数据接收状态，发送数据时先检测总线的状态，待总线空闲后转入竞争发送状态，在竞争发送过程中一旦检测到冲突立即停止发送。节点在发送状态下不接收数据。

物理层帧采用标准异步串行通信的数据帧结构。数据以字节为单位组成帧，以帧为单位在总线上传输。每帧由10个二进制组成。其结构如图2所示。其中帧的起始位为“0”，结束位为“1”，D0—D7为数据位，无奇偶校验位。

2.3 数据链路层协议

在通信链路中，数据或信息按组的形式进行传送，一个完整的信息组称为帧。本协议采取面向字符型帧结构，包括起始标志SOF，地址段，控制段，信息段（应用层消息或数据），帧校验序列FSC以及结束标志EOF，如图3所示：

[起始标志＼&控制段＼&地址段＼&信息段＼&帧校验序列＼&结束标志＼&1＼& 1＼& 2＼& n＼& 2＼&1 ＼&]

其中：

起始标志：标识帧的开始，固定为SOH（ASCII码为01H），占1个字节。

控制段：占1 个字节，用于携带监控信息和其他辅助功能。

地址段：占2个字节。楼宇内局部总线上帧地址段信息为发送或接收从机的识别码，该识别码为从机的地址码（压缩BCD码）加上1111H得到。楼宇间系统总线上帧地址段信息为接收方和发送方的识别码，该识别码为地址码（二进制码）加上05H得到。

管理中心主机的地址码为00H，管理中心从机的地址码为01—07H，门口主机和围墙机的地址码为08—FFH。

信息段：用于携带应用的信息和数据，长度不定，S帧不含信息段。

帧校验序列FCS：占2个字节，使用ASCII编码，本协议采用校验和算法。

结束标志：标识帧的结束，固定为SOT（ASCII码04H），占1 个字节。

规定帧的最大长度为16字节。

2.4 软件整体功能

以WINBOUD WD78E58B的INT1引脚为RXD，结合INT1边沿中断和T1定时中断服务程序的设计，以软件方式控制串行呼叫信息的采样接收。即用软件方式实现另一个串行口通信。

2.4.1 系统主要组成模块及流程图

本程序包括主程序和中断服务程序两部分组成。用定时器T1和串行口初始化，用于发送字符块长度字节LEN和中断初始化，中断服务程序用于形成奇校验位并加入发送数据第8位和发送这个字符。如图4所示：

2.4.2缓冲区管理

缓冲区类似于一个线性队列，先把信息放在消息缓冲区（MSGBUF）中，再把它取出来放在发送缓冲区（TXBUF）后才发送出去。并把后面的信息往前移，重复上面的步骤。如图5所示：

3 结论

本课题是“住宅小区可视对讲系统总线消息收发器硬件模块”，采用单片机提供的串行通信口和汇编语言开发。

从技术上看，本系统由52系列单片机，RS-485总线和其他芯片构成，由汇编语言软件控制系统的实现。RS-485总线标准是一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的总线标准。

采用平衡方式发送，差分式接收数据收发器来驱动总路线，具有较大的灵活性，且编程容易。此外，由于RS-485总线的通讯方式仍属于串行通讯方式，在通讯速度上有些偏低，在操作上表现为数据刷新时间稍微偏长，当系统子设备较多时，其控制的实时性不很理想，此时需对控制系统作进一步的改进。

参考文献：

[1] 胡汉才. 单片机原理及其接口技术[M]. 北京： 清华大学出版社， 1996.

[2] 李军. 51系列单片机高级实例开发指南[M]. 北京：北京航空航天出版社， 2004.

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