低成本智能楼宇对讲系统的设计与实现

摘要

智能楼宇对讲系统是门禁管理系统的典型，我们可以从功能方面去理解，比如智能医院、智能小区、智能大厦等。从用户的角度来讲，楼宇系统应该是在满足基本功能的前提下，做到客户体验好，性价比高。目前市场上的智能楼宇系统产品从功能上来说基本都是能满足要求的，但在性价比方面差异却很大。根据某公司的具体设计需求，本文从低成本的角度出发，设计出一款适用于中低档楼宇的低成本智能楼宇对讲系统。
　　 系统整体参考和吸收了一些成熟的门禁管理设计思路。根据客户需求，设计了相应的通讯协议规范，并据此把系统硬件划分为门口机、联网切换器、层间适配器、用户机和管理机五个部分。门口机和用户机的通讯定义为本地通讯，两者与管理机的通讯定义为联网通讯。层间适配器用于把每栋用户按照楼层分组，智能管理每层用户，而联网切换器负责联网通讯命令的转发、通讯状态的保存以及通讯支路的切换。系统通讯采用两条串口总线，门口机和每个楼层的层间适配器使用串口总线1发送和接收命令，通过各自MCU判断，实现通讯开启或者挂断，联网切换器监听串口总线1，并智能记录门口机和用户机的通讯状态。联网切换器与管理机的通讯使用串口总线2，当管理机与门口机或者用户机有通讯时，即通过串口总线2向联网切换器发送命令，联网切换器根据保存的通讯状态通过串口总线1转发命令并等待接收回应信号，再根据回应信号决定是否打开或者关闭通讯支路后，通过串口总线2转发回应信号给管理机，管理机根据回应信号执行相应的操作。
　　 基于通讯协议和低成本的思路，硬件电路主控芯片选择性价比高且易于采购的飞思卡尔8位单片机MC9S08系列，功能电路由晶体管分立元件搭载必要的芯片组成，MCU通过接收判断串口总线信息控制晶体管开关电路，实现各路通讯的开闭与切换。由于系统一经使用便要长期不间断工作，因此把系统使用过程中的功耗也纳入了成本考虑范围，因此，本文对用户机待机状态下做了零功耗设计;而后根据硬件电路，开发相应软件，并设计了合理的测试用例和测试流程，最终完成了对系统的测试。
　　 通过不断的测试改进，最终完成了系统的开发，设计出了以管理机为联网中心，以门口机、层间适配器和用户机为通讯重点，以联网切换器为联网中介的具有三方通讯功能的智能楼宇对讲系统。通过功耗测试和成本核算，验证了设计的合理性，完成了智能楼宇对讲系统的低成本设计。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题设计的背景

1．2 课题设计的现状

1．3 课题设计的目标

1．4 课题设计的重点和难点

1．5 课题设计的主要工作

1．6 论文的组织结构

1．7 本章小结

第二章 智能楼宇对讲系统的架构设计

2．1 楼宇对讲系统的整体框架

2．2 楼宇对讲系统的通讯协议

2．2．1 关于编号

2．2．2 信息存储及信号操作

2．2．3 通讯协议

2．3 本章小结

第三章 智能楼宇对讲系统的硬件电路设计及创新点

3．1 系统硬件电路设计

3．1．1 系统各部分的硬件电路设计与实现

3．1．2 门口机电路

3．1．3 联网切换器电路

3．1．4 层间适配器电路

3．1．5 用户机电路

3．1．6 管理机电路

3．2 硬件电路设计的创新点

3．2．1 用户机硬件电路上的创新

3．2．2 层间适配器硬件电路上的创新

3．3 楼宇对讲系统的低成本思想

3．4 本章小结

第四章 智能楼宇对讲系统的软件实现

4．1 系统各部分的软件设计流程图

4．1．1 门口机软件代码流程框架图

4．1．2 联网切换器软件代码流程图框架

4．1．3 层间适配器软件代码流程图框架

4．1．4 用户机软件代码流程图框架

4．1．5 管理机软件代码流程图框架

4．2 本章小结

第五章 智能楼宇对讲系统的联合调试

5．1 调试环境的搭建

5．1．1 硬件环境

5．1．2 软件环境

5．2 联合调试

5．2．1 硬件接口连接

5．2．2 调试步骤

5．2．3 测试报告

5．2．4 功耗测试

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

6．3 本章小结

参考文献

致谢