1引言
智能建筑起源于20世纪80年代初的美国，经过短短几十年的迅猛发展，已在世界各地逐步广泛普及，近几年来，随着计算机的普及和信息产业的发展，人们对居住环境要求的不断提高，“智能化”的概念也逐渐被引入了现代住宅小区建设中，“智能小区”也由此而生。
“智能小区”不但是人们生活的需求，而且也是现代物业管理的理想选择，可以提高管理水平，增强物业的快速响应能力，降低人力资源的成本等。
本设计方案采用MCS80C51作为主控芯片，在实现各种功能的同时，还最大程度地降低了设备的成本，有利于系统的产品化及产品的推广。
本系统可以完成的功能主要有：物业信息的发布、统计与管理，水电气表的自动抄收，门磁窗磁防盗，火灾、烟雾、煤气泄漏的自动监测与报警，门禁对讲，自动语音求助等。
2系统框架
智能小区自动化管理系统的中心数据库管理子系统由小区物业管理部门维护，主要完成对整个系统的监测和控制、物业管理信息的采集和保存、相关物业信息的发布等工作。小区的每户家庭都装有室内控制器，室内控制器是智能小区自动化管理系统的重要组成部分，主要由控制器主机，显示/键盘模块，电源模块，抄表模块，电话语音接口模块，报警模块，CAN总线转换器，CAN总线扩展接续器等部分组成。通过CAN总线将每户的室内控制器连接到中心数据库主机。具体的结构框图见图1。
3系统硬件设计
3.1室内控制器主板模块
室内控制器为本系统的主体，是各模块的支持平台，提供室内控制器的基本功能，由控制器主机、键盘/显示部分、CAN-BUS接口、RS-232接口、I2C接口、内部扩展接口、报警探测器/控制执行信号、时钟电路以及配套的支持软件组成。
室内控制器主板以微型控制器(单片机)MCS80C51为主控制芯片，配以外围各专用或通用芯片，组成控制系统。以该MCU为核心，整个系统组成分布式控制系统。其中CAN-BUS接口和RS-232接口采用专用芯片MCP2500，MAX232系列芯片实现，使硬件电路结构简单，利于降低成本。室内控制器主板硬件框图如图2。
3.2抄表模块
抄表模块主要承担对冷热水表、天然气表、电表的自动抄表工作，共有8个输入端口，具有一定的扩展能力。各表产生的脉冲信号，经过缓冲后，由二级MCU对其进行计量，并经过标度变换，得到每一块表的计量数及累计数。当到指定时间或一级MCU向其发出读取指令时，将各表的计量值上传，硬件框图见图3。
3.3电话语音模块
电话接口模块提供室内控制器的电话接口。本模块具备电话震铃检测电路，DTMF发号电路，DTMF收号电路，忙音检测电路，以及传输提示音的电话电路。在二级MCU的控制下，形成各电路的配合，完成电话号码预存，报警电话的拨号，呼叫和语音报警，打入电话的接收和指令的接收及向一级MCU 的上传。
语音模块承担向电话接口电路提供语音工作。本模块具有语音录入功能，可由用户自行录入适当的语音提示，在二级MCU的控制下，完成语音的分段录入，分段回放。
3.4 CAN总线
CAN (Controller Area Network)即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。现场总线是一种开放式、 数字化、多点通信的控制系统局域网络， 是当今自动化领域中最具有应用前景的技术之一。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。
CAN总线是现场总线中的应用热点，支持分布式控制和适时控制的串行通信网络。由于 CAN总线具有通信速率高、开放性好、报文短、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强、系统成本低等特点，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检测特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。
本方案采用专用芯片MCP2500，MAX232系列芯片及二级MCU组成转换模块，对CAN-BUS进行扩展，本模块具备以下特点：
Ø 可使通信距离大大延长。
Ø 可按节点地址有选择的进行数据筛选。
3.5电源模块
由电源模块向室内控制器主机，显示/键盘模块，抄表模块，电话接口模块，语音模块等模块提供电源，本模块采用备份式双回路供电，即平时由220V交流供电，交流电异常时改由蓄电池供电，而蓄电池平时采用浮冲方式充电。为满足系统的要求，本模块供电应满足：
+5V：大于1A， +12V大于1A。
4系统软件设计
本系统软件主要由MCS8051系列单片机语言编制。系统的主要工作过程是这样的：室内控制器开机自检，并检查各外围模块是否正常，然后控制器主机处于等待状态，直到有下位机向其发送控制指令，比如抄表模块向其传送各表的读数，报警模块向其发送报警信号等，这时主机启动相应的中断处理程序对各种情况进行处理，处理完成后，主机重新进入等待状态。具体流程图见图5。
对流程的说明：
1) 环境设置：从E2PROM中读取设置信息，对系统进行设置。
2) 设置WD：设置WD的初始值。
3) 上位机登录：包括向上位机上报信息，收取上位机控制指令。
4) 扫描键盘及相应处理：查看键盘输入，并进行相应处理。
5) 相应信息显示：根据进程显示欢迎词，时间，各模块状态，各模块设置等内容。
6) 查询外部模块信息，外部模块信息处理：依次处理各模块的工作，主要是进行数据的传输。
7) 查询CAN-BUS，执行CAN命令：根据上位机命令完成相应的处理。(根据需要，有关CAN-BUS的相应处理，可设为查询方式，也可设为中断方式执行)。
8) 考虑到探测报警的实时性，拟采用中断方式执行，其处理包括电话报警，CAN-BUS报警等。
5结束语
本系统利用MCS8051单片机实现了智能小区的自动化管理，设计简单合理，有一定的可扩展性，成本低廉。本方案已完成调试，效果良好，具有良好的应用前景。
