智能樓宇課程設(shè)計(jì)--樓宇對講系統(tǒng)

1、<p>　　學(xué)科基礎(chǔ)課群課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 </p><p>　　題 目: 樓宇對講系統(tǒng) </p>&

2、lt;p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　1 專業(yè)基礎(chǔ)課群基礎(chǔ)知識</p><p>　　2 專業(yè)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識</p><p>　　3 multisim、protel應(yīng)用相關(guān)知識</p><p>　　要求完成的主要任務(wù):</p><p>　　設(shè)計(jì)一個包括房間號輸入鍵盤、編碼

3、、解碼、呼叫振鈴，雙工語音通信的電</p><p><b>　　路系統(tǒng)。 </b></p><p><b>　　時間安排：</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： </p><p><b>　　年 月 日</b></p

4、><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： </p><p><b>　　年 月 日 </b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代社會的越來越進(jìn)步，很多人逐漸的住進(jìn)了小區(qū)里，那么這時候小區(qū)的安全和保護(hù)就成了很多人關(guān)心的問題，于是，樓宇對講系統(tǒng)就逐

5、漸的進(jìn)入了小區(qū)承擔(dān)起了保護(hù)住戶安全的重任。</p><p>　　我們所做的這份設(shè)計(jì)就是這樣的一種樓宇對講系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分組成，主要應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)和控制技術(shù)。來訪者在樓下門外通過鍵盤輸入所要呼叫的住戶號碼來呼叫住戶，主任則可以借此來與來訪者通話，主人同意進(jìn)入按下LOCK給來訪者打開大門，從而實(shí)現(xiàn)智能控制。這個系統(tǒng)簡單實(shí)用，性能優(yōu)異，操作簡單，適合大多數(shù)人的需要。</p>

6、<p>　　關(guān)鍵詞：對講系統(tǒng)，鍵盤，音頻放大，PIC16C54C，LM386</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With more and more progress of modern society, many people gradually in the area, so this time the safet

7、y and protection has become a lot of people care about, and then, the communication system of gradually enter the compound assume the task of protecting residents safe.</p><p>　　What we do this design is suc

8、h a kind of the communication system, this system consists of two parts, indoor and outdoor, main application single-chip computer technology, communication technology and control technology. The visitors in the down sta

9、irs outside through the keyboard input to residents of the call number to call resident, director, can use this to call with the visitor, master agreed to enter press LOCK gave visitors opened up the door, so as to reali

10、ze intelligent control. The sys</p><p>　　Keywords: talkback system, the keyboard, the audio amplifier, PIC16C54C, LM386</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b

11、></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)介紹1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.1.1 系統(tǒng)的功能

12、和原理1</p><p>　　1.1.2 系統(tǒng)的組成和類型1</p><p>　　1.1.3 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)2</p><p>　　1.1.4 系統(tǒng)性能的完善和提高3</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則3</p><p>　　1.3 樓宇對講系統(tǒng)市場情況4</p><p>　　1.4

13、 樓宇對講系統(tǒng)發(fā)展趨勢4</p><p>　　2 無線可視對講門鈴總體方案的設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的工作原理5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.2.2 功能簡介8</p><p>　　3

14、 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 單元電路的選擇9</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)的選用9</p><p>　　3.1.2 雙音多頻收發(fā)器11</p><p>　　3.1.3 模擬開關(guān)12</p><p>　　3.1.4 無線收發(fā)機(jī)12</p><p>　　3

15、.2 控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)14</p><p>　　3.2.1 呼叫及摘掛機(jī)檢測模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)14</p><p>　　3.2.2 視頻顯示及控制模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)15</p><p>　　3.2.3 開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)16</p><p>　　3.2.4 音頻信號放大處理模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)17</p>

16、<p>　　3.3系統(tǒng)總電路及工作原理19</p><p>　　3.4 硬件可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)20</p><p>　　3.4.1 單片機(jī)對接收模塊的干擾20</p><p>　　3.4.2 供電系統(tǒng)的干擾21</p><p>　　3.4.3 數(shù)字信號傳輸中的抗干擾措施22</p><p>　　3.

17、4.4 電路板設(shè)計(jì)中的元件布置抗干擾23</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件工作流程與實(shí)現(xiàn)24</p><p>　　4.1 系統(tǒng)信號處理24</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)工作流程25</p><p>　　4.3 軟件程序設(shè)計(jì)28</p><p>　　4.4 軟件抗干擾設(shè)計(jì)28</p>&

18、lt;p>　　5 PCB板設(shè)計(jì)29</p><p>　　5.1 PCB設(shè)計(jì)步驟29</p><p>　　5.2 PCB抗干擾設(shè)計(jì)30</p><p><b>　　6小結(jié)體會34</b></p><p>　　7參 考 文 獻(xiàn)36</p><p>　　附錄一 室內(nèi)機(jī)設(shè)計(jì)總電路圖37&

19、lt;/p><p>　　附錄二 室外機(jī)設(shè)計(jì)總電路圖38</p><p>　　附錄三 PCB板設(shè)計(jì)圖39</p><p><b>　　室內(nèi)機(jī)39</b></p><p><b>　　室外機(jī)40</b></p><p>　　附錄四 元件清單41</p><

20、;p><b>　　室內(nèi)機(jī)41</b></p><p><b>　　室外機(jī)43</b></p><p>　　附錄五 程序及注釋45</p><p><b>　　室內(nèi)機(jī)45</b></p><p><b>　　室外機(jī)46</b></p&g

21、t;<p>　　附錄六 仿真結(jié)果48</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)介紹</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展，安全、舒適和先進(jìn)的居住環(huán)境已成為現(xiàn)代化住宅小區(qū)（或智能化住宅小區(qū)）的基礎(chǔ)，而住宅小區(qū)樓宇對講系統(tǒng)則是營造這基礎(chǔ)的一個重要組成部分。住宅

22、小區(qū)樓宇對講系統(tǒng)有可視與非可視型。系統(tǒng)把樓宇的入口、住戶及小區(qū)物業(yè)管理部門（或保安人員）三方面的通訊包含在同一網(wǎng)絡(luò)中，成為防止住宅受非法侵入的重要防線，有效的保護(hù)了住戶的人身和財(cái)產(chǎn)安全。</p><p>　　1.1.1 系統(tǒng)的功能和原理</p><p>　　樓宇對講系統(tǒng)是采用單片機(jī)編程技術(shù)、雙工對講技術(shù)、CCD攝像及視頻顯像技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種訪客識別電控信息管理的智能系統(tǒng)。樓門平時總處于閉鎖

23、狀態(tài)，避免非本樓人員在未經(jīng)允許的情況下進(jìn)入樓內(nèi)。本樓內(nèi)的住戶可以用鑰匙或密碼開門自由出入。當(dāng)有客人來訪時，客人需在樓門外的對講主機(jī)鍵盤上按出被訪住戶的房間號，呼叫被訪住戶的對講分機(jī)，接通后與被訪住戶的主人進(jìn)行雙向通話。通過對話或圖像確定來訪的身份后，住戶主人允許來訪者進(jìn)入，就用對講分機(jī)上的開鎖按鍵打開控制大樓入口門上的電控門鎖，來訪客人便可進(jìn)入樓內(nèi)。來訪客人進(jìn)入后，樓門自動閉鎖。</p><p>　　住宅小區(qū)物業(yè)

24、管理部門通過小區(qū)對講系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行監(jiān)視。如有住宅樓入口被非法打開，對講系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警信號和顯出報(bào)警內(nèi)容及地點(diǎn)。</p><p>　　1.1.2 系統(tǒng)的組成和類型</p><p>　　小區(qū)樓宇對講系統(tǒng)的主要設(shè)備有對講管理主機(jī)、門口主機(jī)、用戶分機(jī)、電控門鎖、多路保護(hù)器、電源等相關(guān)設(shè)備。對講管理主機(jī)設(shè)置在住宅小區(qū)物業(yè)管理部門的安全保衛(wèi)值班室，門口主機(jī)設(shè)置安裝在各住戶大門內(nèi)附近的墻上或臺上。&

25、lt;/p><p>　　系統(tǒng)可以按用戶要求進(jìn)行不同的配置，如在同一幢大樓中可視與非可視系統(tǒng)可同時共有等。系統(tǒng)的類型主要有以下三種：</p><p>　　1.單戶型：具備可視或非可視對講、遙控開鎖、主動監(jiān)控、使家中的電話（與市話連接）電視可與單元型可視對講主機(jī)組成單元系統(tǒng)等功能，室內(nèi)分臺式機(jī)和扁平掛壁式兩種。</p><p>　　2.單元型：單元型可視或非可視對講系統(tǒng)主機(jī)

26、份直按式和撥號式兩種。直按式容量較少，有14、15、18、21、27、戶型等，使用與十層以下的住宅樓，特點(diǎn)是一按就應(yīng)，操作簡單。撥號式容量較大，多為256戶到891戶不等，適用與十層以上的高層建筑，特點(diǎn)是界面豪華，操作方式同撥號電話一樣。這兩種系統(tǒng)均采用總線式布線，解碼方式有露出解碼或室內(nèi)機(jī)解碼兩種方式，室內(nèi)機(jī)一般與單戶型的室內(nèi)機(jī)兼容，均可實(shí)現(xiàn)可視或非可視對講，遙控開鎖等功能，并可掛接管理中心。</p><p>

27、　　3.小區(qū)聯(lián)網(wǎng)型：采用區(qū)域集中管理，功能復(fù)雜，各廠家的產(chǎn)品均有主機(jī)的特色。一般除具有可視或非可視對講、遙控開鎖等基本功能外，還能接收住戶的各種技防探測器報(bào)警信息和緊急求助，能主動呼叫轄區(qū)內(nèi)任一住戶或群呼所有住戶實(shí)行廣播功能，有的還與三表（水、煤、電）抄送。IC卡門禁和其他系統(tǒng)構(gòu)成小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。</p><p>　　三種方式是從簡單到復(fù)雜、分散到整體逐步發(fā)展的。小區(qū)聯(lián)網(wǎng)型系統(tǒng)是現(xiàn)代化住宅小區(qū)管理的種標(biāo)志，是可

28、視或非可視樓宇對講系統(tǒng)的高級形式。</p><p>　　1.1.3 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　總線制，有自保護(hù)功能，極為可靠，維護(hù)方便。 分機(jī)為獨(dú)立保護(hù)分機(jī)，短路等故障僅影響本分機(jī)而對本層其它用戶不造成任何影響。 門口機(jī)與室內(nèi)分機(jī)等，款式大方、美觀、豪華。 系統(tǒng)具有安全性和抗破壞性：因總線不進(jìn)戶基本杜絕總線短路機(jī)會，進(jìn)戶線短路不影響其他用戶和系統(tǒng)；系統(tǒng)待機(jī)時總線及進(jìn)戶線均不帶電；總線短

29、路自動保護(hù)并有相應(yīng)提示音；電控鎖輸出保護(hù)不燒線圈不怕短路；電源設(shè)交流在線指示，輸出短路保護(hù)；多種電自動關(guān)機(jī)功能，節(jié)電又安全。 高度兼容性：各系統(tǒng)分機(jī)性能一致均可互相使用，分機(jī)不用選號，安裝更換方便，也給物業(yè)生活上省了不少麻煩。 簡潔性：非可視系統(tǒng)三芯總線二芯進(jìn)戶線，低功耗設(shè)計(jì)。 可維護(hù)性：多種故障和錯誤自動聲光提示。準(zhǔn)確快捷，即使不用萬用表也可判斷多數(shù)故障所在，一體化和模塊化設(shè)計(jì)的部件更換簡單方便。</p><p&g

30、t;　　1.1.4 系統(tǒng)性能的完善和提高</p><p>　　以單元型可視對講系統(tǒng)為例，從技術(shù)上，一般都采用以下措施來提高產(chǎn)品性能與檔次：</p><p>　　1.采用認(rèn)同紅外拾取技術(shù)，人來自動上電，解壓能源，延長壽命，增加可靠性。</p><p>　　2.具備夜視功能：當(dāng)外部光照降到一定程度時（或調(diào)節(jié)起控點(diǎn)，以適應(yīng)不同使用環(huán)境），系統(tǒng)自動啟動紅外輔助光源照明（人眼

31、不可見），幫助攝像機(jī)拾取清晰影像;同時啟動鍵盤操作照明裝置，一般以LED或白光燈以及熒光方式點(diǎn)亮鍵盤，以方便夜間操作。</p><p>　　3.低功能待機(jī)：待機(jī)時CCD對講電路處于休眠狀態(tài)，系統(tǒng)功耗小于20mA，系統(tǒng)壽命大大延長。</p><p>　　4.雙工對講：使語言清晰宏亮連貫；如采用特殊處理電路，聲像串?dāng)_小、不自激、不失真。</p><p>　　5.采用總線

32、式布線，使信號大大減少，走路工作量大大降低，且易標(biāo)準(zhǔn)化和施工。另外，總線式的量一個特點(diǎn)是：分戶線上有隔離或保護(hù)裝置，在總線沒有破壞的情況下，某一用戶分機(jī)損壞，不會影響系統(tǒng)正常使用。</p><p>　　6.還可采用最新數(shù)碼語音技術(shù)，提供語音使用幫助或全程提示問候，使產(chǎn)品人性化，并可更換語音內(nèi)容。</p><p>　　7.為適應(yīng)以下系統(tǒng)升級需要，可視對講系統(tǒng)應(yīng)具有以下擴(kuò)展功能：</p&

33、gt;<p>　　可連接管理中心，組成小區(qū)區(qū)域聯(lián)防系統(tǒng)；</p><p>　　可預(yù)設(shè)火災(zāi)、匪警、緊急求救等自動報(bào)警功能等。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則</p><p>　　1.采用先進(jìn)、成熟/實(shí)用的技術(shù)。</p><p>　　在技術(shù)上要追求先進(jìn)，使用是要簡便實(shí)用。</p><p>　　2.系

34、統(tǒng)應(yīng)具備集中統(tǒng)一的管理能力，使物業(yè)管理提供方便。</p><p>　　根據(jù)我國現(xiàn)行的管理體制，公共安全管理是集中統(tǒng)一管理的，因此，要求系統(tǒng)應(yīng)具有多級集中統(tǒng)一的管理中心，并實(shí)施科學(xué)化的管理，是安全防范技術(shù)發(fā)揮最佳效用。</p><p>　　3.系統(tǒng)應(yīng)具有開發(fā)性?？蓴U(kuò)性。兼容性和靈活性。</p><p>　　隨著產(chǎn)品和技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)也要不斷的升級和提高。因此，要求系統(tǒng)

35、具有結(jié)構(gòu)開放。信息傳輸兼容性強(qiáng)。終端互換性高、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)清晰和組網(wǎng)簡單等特點(diǎn)。</p><p>　　4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選擇應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)思想將會不斷被引進(jìn)，與國際接軌乃大勢所趨。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品選擇必須走標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化的道路。</p><p>　　5.系統(tǒng)本身的安全性、可靠性、容錯性。</p

36、><p>　　系統(tǒng)本身的安全性非常重要，應(yīng)具有很強(qiáng)的防破壞能力。由于系統(tǒng)面臨用戶的數(shù)量眾多，設(shè)備的可靠性是非常重要的指標(biāo)。同時，用戶的層次和素質(zhì)不齊將導(dǎo)致系統(tǒng)在使用過程中產(chǎn)生誤操作。因此，要求系統(tǒng)具備有較強(qiáng)的容錯性和自檢功能。</p><p>　　6.合理的性能價(jià)格比。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，應(yīng)多為用戶著想，在上述前提下，盡量提高性能價(jià)格比。</p&g

37、t;<p>　　1.3 樓宇對講系統(tǒng)市場情況</p><p>　　樓宇對講系統(tǒng)在歐美國家、香港、臺灣等地區(qū)已采用近20年，國內(nèi)起步較晚，自1992年起，隨著中國安防行業(yè)的興起和房地產(chǎn)的發(fā)展，國外樓宇對講系統(tǒng)開始進(jìn)入中國市場。通過十余年的發(fā)展，國內(nèi)樓宇對講企業(yè)迅速成長起來，并且占有了80%的國內(nèi)市場，形成了一批品牌企業(yè)。目前全國存在及百個可視對講品牌，其中年銷售額在500萬以上的約30多家，但銷售額上

38、億的僅億兩家。據(jù)有關(guān)資料顯示，2004年可視對講產(chǎn)品中國內(nèi)地市場總額將達(dá)到50億，年遞增速度約15%-30%，已形成初具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　據(jù)對深圳市近300多家房地產(chǎn)樓盤的調(diào)查顯示，深圳2004年開發(fā)的新樓盤，96%安裝了安防系統(tǒng)。由此顯示，樓宇對講系統(tǒng)，如今已成為房地產(chǎn)項(xiàng)目不可缺少的設(shè)備之一，市所有系統(tǒng)種安裝率最高的系統(tǒng)。</p><p>　　樓宇可視對講產(chǎn)品市場受房地產(chǎn)

39、行業(yè)發(fā)展影響很大，中國作為發(fā)展種國家，房地產(chǎn)的發(fā)展以及智能樓宇概念的提出，必將帶動樓宇對講產(chǎn)品市場的快速發(fā)展。但是，行業(yè)的發(fā)展仍然存在很多問題，比如，企業(yè)規(guī)模普遍小，如同仍然沒有一家上市公司；產(chǎn)品技術(shù)含量低，同質(zhì)化嚴(yán)重，價(jià)格戰(zhàn)仍然是廠家的主要市場手段，導(dǎo)致行業(yè)利潤過低等。</p><p>　　1.4 樓宇對講系統(tǒng)發(fā)展趨勢</p><p>　　可視對講行業(yè)發(fā)展到今天，產(chǎn)品從簡單的通話、開鎖等

40、功能發(fā)展到現(xiàn)在有了簡單的信息發(fā)布、防盜報(bào)警等功能，從黑白可視對講發(fā)展到彩色可視對講，應(yīng)該說有了不小的進(jìn)步。但是，隨著人民對小區(qū)的安防管理和物業(yè)管理要求的不斷提高，樓宇對講系統(tǒng)也將不斷發(fā)展，從而不再是簡單的對講系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)字化發(fā)展，走向系統(tǒng)集成融合。</p><p>　　智能化發(fā)展，優(yōu)化的，符合IT規(guī)律的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2 無線可視對

41、講門鈴總體方案的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　圖2-1所示為該可視對講門鈴室內(nèi)分機(jī)的工作原理框圖。室外分機(jī)的原理圖與此圖類似。本圖中以單片機(jī)AT89C2051作為系統(tǒng)控制核心，配以呼叫檢測模塊、摘掛機(jī)檢測模塊、視頻顯示及控制模塊、開鎖和音頻信號輸入/控制模塊、音頻信號輸入放大模塊、音頻信號輸出前置放大模塊以及按鍵組成。</p><

42、p>　　當(dāng)來訪者按門鈴開關(guān)傳來呼叫主人的門鈴信號時，AT89C2051的P1.7腳通過呼叫檢測模塊檢測到門鈴呼叫信號，其P1.4腳輸出開啟視頻顯示控制信號到視頻顯示及控制模塊；其P1.6腳輸出允許通話控制信號到音頻控制模塊，同時進(jìn)行30s定時。若主人不在家或通過辨認(rèn)CRT顯示器中顯示的來訪者決定不接見，則30s后AT89C2051通過 P1.4和P1.6腳分別輸出關(guān)閉視頻顯示信號和禁止通話信號；若主人決定接見來訪者，則摘機(jī)。AT8

43、9C2051通過P1.5腳檢測到已摘機(jī)，則終止30s定時。主人的話音音頻信號經(jīng)過前置放大模塊放大后，經(jīng)CN的4腳AIO線傳到門口室外機(jī)供來訪者聽話，而來訪者的話音音頻輸入信號經(jīng)放大模塊從AIO線取出放大后送耳機(jī)發(fā)聲，完成通話動作。主人通過通話詢問并從顯示屏中觀察來訪者的表情，進(jìn)一步判明來訪者的身份和意圖，判明后主人按下開鎖鍵 “UNLOCK”，AT89C2051經(jīng)P1.6腳輸出的開鎖信號經(jīng)由AIO線傳到門口室外機(jī)，控制防盜門的電控鎖的電

44、磁鐵動作，門被打開?？腿诉M(jìn)門后，防盜門依靠閉門器的作用再次關(guān)上。主人掛機(jī)，AT89C2051通過P1.5腳檢測到已掛機(jī)，則由P1.4和</p><p>　　該系統(tǒng)是一個在無線條件下，應(yīng)用了單片機(jī)編程技術(shù)，雙工對講技術(shù)、攝像及視頻顯示技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種無線可視對講智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模數(shù)混合技術(shù)，即語音數(shù)字，視頻模擬，是將來全數(shù)字無線可視對講門鈴系統(tǒng)的一個過渡。視頻信號為無線模擬傳輸；音頻信號及控制信號為無線數(shù)字傳輸

45、，所以其工作原理也要分別從模擬和數(shù)字兩路來闡述。</p><p>　　首先是模擬傳輸?shù)倪@一路。這一路傳輸?shù)氖且曨l模擬信號，為單向傳輸。在室外，視頻信號經(jīng)過攝像頭的采集和處理，傳到射頻發(fā)射模塊的視頻輸入端，由射頻發(fā)射模塊發(fā)射出去在室內(nèi)，由相應(yīng)的射頻接收模塊接收這路視頻模擬信號，然后從射頻接收模塊的視頻輸出端送至顯示屏，顯示圖像。</p><p>　　另一路就是數(shù)字傳輸?shù)囊宦贰＿@一路數(shù)字傳輸?shù)?/p>

46、信號包括音頻信號和控制信號，均為雙向傳輸。在室內(nèi)，模擬語音信號經(jīng)過語音芯片的處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以及控制操作經(jīng)過單片機(jī)的處理轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(監(jiān)視、摘掛機(jī)及開鎖信號)，經(jīng)過的處理和打包，再傳到無線數(shù)字傳輸模塊，通過模塊的天線發(fā)射出去。在室外，由另一塊無線數(shù)字傳輸模塊接收這路數(shù)字信號，然后進(jìn)行解包和處理，然后分別把音頻信號和控制信號傳到語音芯片和單片機(jī)中，音頻信號經(jīng)過語音芯片處理后送至揚(yáng)聲器，控制信號經(jīng)過單片機(jī)的處理去控制各部分協(xié)調(diào)工作

47、。另一個方向(從室外到室內(nèi))的音頻信號和控制信號(呼叫信號)也是通過類似的方式進(jìn)行發(fā)送和接收。 </p><p>　　無線可視對講門鈴系統(tǒng)是新一代電子安全防范系統(tǒng)，是現(xiàn)代花園、山莊、別墅理想的安全防范裝置。家人可以在室內(nèi)，通過屏幕看圖像、語音對講，遠(yuǎn)距離了解門外的情況，準(zhǔn)確判斷來訪者的身份，決定是否開門接待，保障家庭的人身和財(cái)產(chǎn)安全。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)</p&

48、gt;<p>　　2.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　該系統(tǒng)由兩部分組成：室內(nèi)機(jī)部分和室外機(jī)部分。</p><p>　　室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)圖其主要由室內(nèi)機(jī)控制器、無線收發(fā)機(jī)、顯示設(shè)備、通話設(shè)備、門鈴和報(bào)警、開鎖等控制信號輸入鍵組成。室內(nèi)機(jī)控制器的作用與門口機(jī)控制器作用類似，無線收發(fā)機(jī)用于接收門口機(jī)傳來的信號，發(fā)送音頻信號和各種數(shù)字信號給門口機(jī)，顯示設(shè)備用于顯示門口視頻，戶主可根

49、據(jù)不同的情況選擇不同的控制按鍵。室內(nèi)機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖2-2示</p><p>　　門口機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖2-3示，其主要包括：門口機(jī)控制器、無線收發(fā)機(jī)、鍵盤、攝像頭、喇叭、麥克、報(bào)警裝置等幾部分。無線收發(fā)機(jī)用于發(fā)射視頻信號、音頻信號和各種數(shù)字信號給室內(nèi)機(jī)和監(jiān)控中心，并接收室內(nèi)機(jī)發(fā)送過來的音頻信號和各種數(shù)字信號。該系統(tǒng)中視頻信號為單向傳輸，在室內(nèi)可以觀察到門口的情況，在門口無法查看室內(nèi)情況，所以門口機(jī)接收到的信號中沒有視頻信

50、號；鍵盤用于輸人房間號；攝像頭用于捕捉門口視頻信號； 喇叭和麥克用于戶主和訪客進(jìn)行語音交流；報(bào)警裝置用于當(dāng)戶主遇到特殊情況時報(bào)警。</p><p>　　2.2.2 功能簡介</p><p><b>　?。?）通話功能</b></p><p>　　在沒有門鈴信號時，可視電話門鈴上的電話機(jī)和普通電話機(jī)一樣使用。有門鈴信號時，可通過對講按鈕選擇和來訪

51、者對或和外線通話。</p><p><b>　?。?）監(jiān)視功能</b></p><p>　　有門鈴信號時，系統(tǒng)自動啟動監(jiān)視器電源和攝像信號電源，進(jìn)人監(jiān)控狀態(tài)，并延時30秒鐘后自動復(fù)位。若30秒鐘內(nèi)有其他操作，則取消30秒計(jì)時，延長監(jiān)控時間，直至人工復(fù)位。無門鈴信號時，可通過監(jiān)控按鈕，選擇監(jiān)控狀態(tài)與非監(jiān)控狀態(tài)。</p><p><b>

52、　?。?）記錄功能</b></p><p>　　若家中無人，可提前設(shè)置錄音或錄像功能。設(shè)置錄音功能后，當(dāng)有來訪者按門鈴時，系統(tǒng)的語音片自動發(fā)出“主人不在，請簡短留言”的聲音若干次，并自動錄音90秒鐘。若設(shè)置錄像功能，則對所監(jiān)視信息自動定時錄像。</p><p>　　（4）控鎖功能 可利用控制面板上的門鎖按鈕控制家門電鎖的開閉。</p><p>　　3

53、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 單元電路的選擇</p><p>　　3.1.1 單片機(jī)的選用</p><p>　　AT89C2051是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲體(EEPROM)的低電壓，高性能8位CMOS微型計(jì)算機(jī)。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和

54、閃速存儲器，ATMEL AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī)，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供高度靈活和成本低的解決辦法。</p><p>　　此外，從AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（除模擬比較器外），引腳RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部連接電路也完全與51系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致，但P1口、P3口有其獨(dú)特之處。</p><p>　　AT89C2051是一個功能

55、強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計(jì)數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。主要性能參數(shù)如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 AT89C51性能參數(shù)</p><p>　　AT89C2051是一種20引腳的雙列直插式IC芯片，引腳是單片機(jī)的硬件外特性，用戶通過引腳連

56、接外部器件就能組建單片機(jī)系統(tǒng)。AT89C2051芯片管腳如圖3-1。各管腳的功能如下： </p><p>　　1. VCC：電源電壓。 </p><p>　　2. GND：地。 </p><p>　　3. P1口：P1口是8位雙向I/O口?？谝_P1.2～P1.7提供內(nèi)部上拉電阻。 P1.0和P1.1要求外部上拉電阻。P1.0和P1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的

57、同相輸入(AIN0)和反相輸入（AIN1)。P1口輸出緩沖器可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動LED顯示。當(dāng)P1口引腳寫入“1”時，其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2～P1.7用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流(IIL)。 P1口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。</p><p>　　4. P3口：P3口的P3.0～P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向I/0引腳。P3.6用于固定輸入

58、片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用I/O引腳而不可訪問。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口引腳寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部拉低的P3口引腳將用上拉電阻而流出電流。 </p><p>　　P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051的各種功能，如下表3-2所示。</p><p>　　表3-2 P3口的引腳功能</p><p>

59、　　P3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 </p><p>　　5. RST：復(fù)位輸入。RST一旦變成高電平，所有的I/O引腳就復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，持續(xù)給出RST引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需12個振蕩器或時鐘周期。  </p><p>　　6. XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 &

60、lt;/p><p>　　7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 </p><p>　　從上述引腳說明可看出，AT89C2051沒有提供外部擴(kuò)展存儲器與I/O設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號，因此利用AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能在AT89C2051之外擴(kuò)展存儲器或I/O設(shè)備，也即AT89C2051本身即構(gòu)成了最小單片機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　3.1

61、.2 雙音多頻收發(fā)器</p><p>　　本系統(tǒng)使用的雙音多頻(DTMF)收發(fā)器是集成度高、功耗低、功能強(qiáng)的集成芯片——MT8880。MT8880是一個帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF收發(fā)器。信號的接收部分采用DTMF信號接收單片機(jī)MT8870的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)送部分采用開關(guān)電容進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，信號失真小、精度高、定時準(zhǔn)確。</p><p>　　利用AT89C2051單片機(jī)的雙向I/O口與

62、MT8880直接相連，利用其豐富的位操作指令模擬MT8880的時序，從而實(shí)現(xiàn)對MT8880的讀、寫操作控制。采用這種方法最多占用9條I/O線（工作在中斷方式），至少還有6條I/O線可選用，例如可以擴(kuò)展串行EEPROM、鍵盤、顯示等。其最大優(yōu)點(diǎn)L成本低、體積小、電路連接簡單、程序保密性高等。其通信部分的硬件電路如圖3-2所示。圖中MT8880的數(shù)據(jù)線D0-D3與AT89C2051的P1.0—P1.3相對應(yīng)，讀、寫線（WR*）、片選線（CS

63、*）、寄存器輸入選擇線（RSI）和時鐘線（CP）分別對應(yīng)AT89C2051的P1.7~P1.4，中斷線（IRQ*）接AT89C2051的外部中斷0（P3.2）。</p><p>　　3.1.3 模擬開關(guān)</p><p>　　本系統(tǒng)采用CD4066Z作模擬開關(guān)。CD4066Z是由德州儀器公司生產(chǎn)的內(nèi)含高四組獨(dú)立開關(guān)的IC芯片。一個控制端控制一組開關(guān)，利用控制端的數(shù)位信號來決定輸入端信號能否到

64、達(dá)輸出端的元件。CD4066開關(guān)信號兩端均可作輸入端或輸出端?？梢岳肅D4066對四路信號進(jìn)行切換測量。本系統(tǒng)中，單片機(jī)控制CD4066來切換音頻信號和數(shù)字信號，使其在不同時隙發(fā)射，減免數(shù)字信號和音頻信號之間的相互沖突和干擾。</p><p>　　3.1.4 無線收發(fā)機(jī)</p><p>　　目前，無線視頻傳輸大多利用2.4GHz的免申請頻段，這個頻段屬于微波，利用微波傳輸視頻信號，信號好

65、，干擾小，圖像無失真，可以傳輸彩色圖像。這個頻段也可以無線傳輸聲音，可以傳輸立體聲。</p><p>　　本系統(tǒng)采用了上海金鑫電子有限公司的2.4GHz無線影音傳輸模塊。利用2對該模塊可以實(shí)現(xiàn)室外機(jī)向室內(nèi)機(jī)方向的視頻信號的無線傳輸和音頻信號傳輸，以及室內(nèi)機(jī)向室外機(jī)音頻信號的傳輸。該模塊采用了先進(jìn)的微波無線電傳輸技術(shù)，可以高保真的無線傳輸視頻信號和音頻信號。</p><p>　　其系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)

66、構(gòu)圖如下：其中圖3-3為數(shù)據(jù)接收模塊的電路，圖3-4為數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的電路圖。</p><p>　　該模塊主要有以下幾方面特點(diǎn)：</p><p>　　(1)良好的微波抗干擾性能。該模塊音/視頻信號采用頻率極高的微波傳輸方式，其載波頻率高達(dá)2.4GHz，因此可以有效地避免900MHz等頻段擁擠不堪的無線電話信號或各類；電火花及家用電器的干擾，同時也極大程度地避免了本機(jī)發(fā)；射頻率對其他接收設(shè)備的

67、干擾。</p><p>　　(2)優(yōu)良的音/視頻接收品質(zhì)。該模塊為提高音/視頻接收品質(zhì)，采用了性能優(yōu)越的調(diào)頻方式。音/視頻具有寬頻特性且信噪比極高。使用監(jiān)控?cái)z像頭傳輸信號，也有極佳的分辨力。</p><p>　　(3)該模塊采用單一電源+5V 供電，便于使用。</p><p>　　(4)廣泛的應(yīng)用擴(kuò)展空間。</p><p>　　該無線收發(fā)機(jī)是

68、一套可以同時傳輸視頻信號和音頻信號的無線收發(fā)機(jī)，其工作頻率為2.4GHz ，其工作電壓為12V，傳輸距離為500m。</p><p>　　該無線收發(fā)模塊及其外圍電路如下3-5圖示：其中PT2262/PT2272 是一種CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空，接高電平，接低電平)，任意組合可提供531441 地址碼，PT226

69、2 最多可有6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。</p><p>　　圖3-5 無線收發(fā)模塊及外圍電路</p><p>　　3.2 控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.2.1 呼叫及摘掛機(jī)檢測模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　呼叫檢測模塊由圖3-6中的D5、R5、R19

70、、C2、Q6及AT89C2051的P1.7腳及其上的上拉電阻R19構(gòu)成。當(dāng)來訪者按下門鈴開關(guān)，由CN的7腳的HJ線傳來的門鈴呼叫信號一路經(jīng)揚(yáng)聲器發(fā)出門鈴呼叫聲，另一路經(jīng)過D5反向截止，R5與C2組成的充放電電路，由R19驅(qū)動三極管Q6導(dǎo)通，使AT89C2051的P1.7腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑瓿珊艚袡z測。</p><p>　　圖3-7中的壓鍵開關(guān)、AT89C2051的P1.5腳及其上的上拉電阻R3構(gòu)成摘掛機(jī)檢測模

71、塊，當(dāng)主人摘機(jī)后壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，P1.5腳的電平由高變低，完成摘機(jī)檢測。反之，完成掛機(jī)檢測。</p><p>　　3.2.2 視頻顯示及控制模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　設(shè)計(jì)的視頻顯示及控制模塊如圖3-8所示，主要由Q1、Q2、Q3、Q7、繼電器HRJ、視頻顯示屏及AT89C2051的P1.4腳及其上的上拉電阻R11構(gòu)成。視頻顯示屏選用具有顯像作用，工作電壓為12V的國產(chǎn)金陽牌4

72、寸黑白扁平顯像管。設(shè)計(jì)時為了同時對顯示屏的12V直流工作電源和CN的5腳VID輸入的視頻信號進(jìn)行控制，選用HJR型雙刀雙擲電磁式繼電器并利用其常開觸點(diǎn)，R4對繼電器線圈起限流保護(hù)作用，D1對繼電器線圈起續(xù)流保護(hù)作用。待機(jī)時，P1.4腳輸出高電平，Q7導(dǎo)通，Q1和Q3截止。當(dāng)AT89C2051檢測到呼叫信號或主人按下主動監(jiān)視鍵時，P1.4腳輸出低電平，Q7截止，Q1、Q3導(dǎo)通。Q1導(dǎo)通使大功率三極管A940導(dǎo)通，由CN的1腳V+送來的18

73、V直流電源，經(jīng)A940的集電極輸出，提供繼電器線圈工作電壓和12V集成穩(wěn)壓器的輸入電源，并經(jīng)CN的6腳VDC給室外機(jī)的視頻攝像鏡頭提供受控的輸入電源。Q3導(dǎo)通，繼電器吸合給視頻顯示屏提供工作電壓及視頻信號以顯示視頻圖像。</p><p>　　3.2.3 開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　圖3-9中的壓鍵開關(guān)、R6、R7、Q4、Q5、AT89C2051的P1.6腳

74、及其上的上拉電阻R8構(gòu)成了開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊。待機(jī)時，即使摘機(jī)使壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，但P1.6腳輸出低電平，Q5截止，Q4基極得電導(dǎo)通，使AIO對地短路而禁止通話。當(dāng)AT89C2051檢測到門鈴呼叫信號時，P1.6腳輸出高電平使Q5導(dǎo)通，Q4因基極對地短路而截止，允許通話。但若主人未摘機(jī)，則壓鍵開關(guān)不轉(zhuǎn)換狀態(tài)，來訪者仍不能與主人進(jìn)行通話。這很好地解決了同類產(chǎn)品或其它未使用單片機(jī)控制的單戶可視對講門鈴任何狀態(tài)下，摘機(jī)即可通話，以

75、及來訪者呼叫后，即可從室外機(jī)的揚(yáng)聲器聽到室內(nèi)發(fā)出的聲音等缺陷。</p><p>　　3.2.4 音頻信號放大處理模塊設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)</p><p>　　聲電轉(zhuǎn)換器件選擇靈敏度高，頻率響應(yīng)好的駐極體傳聲器，但經(jīng)傳聲器轉(zhuǎn)換形成的音頻電壓信號比較微弱，不適宜直接傳輸，為此需要設(shè)計(jì)音頻輸出信號前置放大處理模塊。為了降低成本，音頻輸出信號前置放大采用三極管進(jìn)行兩極放大。圖3-10所示，分壓電阻R14、R

76、16、R29和濾波電容C10為傳聲器提供直流工作電壓，傳聲器產(chǎn)生的音頻信號經(jīng)C11耦合，C12濾波輸入到Q9的基極，經(jīng)Q9放大后，由集電極輸出直接耦合到Q8的基極，再經(jīng)Q8放大由集電極輸出。R22起到兩個作用，一是給AIO電路供電，二是將Q9集電極輸出的音頻信號混合到音頻輸入輸出線AIO，并送到室外機(jī)（防盜門端），經(jīng)再次放大，供來訪者聽話。圖中的R24、R26、R27、R28及R30為Q8、Q9的直流工作限流電阻。</p>

77、<p>　　來訪者傳聲器產(chǎn)生的并經(jīng)前置放大的音頻輸入信號，由于傳輸衰減需要再次放大，為此需設(shè)計(jì)輸入音頻信號放大模塊。設(shè)計(jì)時，可選用通用集成運(yùn)算放大器來設(shè)計(jì)，但所需外圍器件較多，并且音頻放大效果不夠理想，為此選用具有所需外圍器件少，工作電壓為4V～12V，低變形和低功耗等特點(diǎn)的專用音頻集成功率放大器LM386，并且采用放大倍數(shù)為20倍的典型接法。如圖3-11所示，C8從AIO線取出的輸入音頻信號經(jīng)C9和R22濾波后，由LM38

78、6的3腳輸入，經(jīng)過20倍放大后由5腳輸出，再經(jīng)C7和R24濾波，由C6耦合到頻率特性好，諧波失真小的平膜動圈式耳機(jī)發(fā)聲，完成通話動作。</p><p>　　圖 3-11 LM386外圍電路圖</p><p>　　另外，還設(shè)計(jì)了兩個獨(dú)立式按鍵，用于開鎖和主動監(jiān)視，設(shè)計(jì)的獨(dú)立式按鍵如圖3-12所示。</p><p>　　圖 3-12 獨(dú)立式按鍵電路</p>

79、<p>　　3.3系統(tǒng)總電路及工作原理</p><p>　　室內(nèi)分機(jī)和室外分機(jī)的總體電路圖分別見附錄一和附錄二。</p><p>　　系統(tǒng)平時處于空閑狀態(tài)，當(dāng)來訪者按門鈴開關(guān)傳來呼叫主人的門鈴信號時，AT89C2051的P1.7腳通過呼叫檢測模塊檢測到門鈴呼叫信號，其P1.4腳輸出開啟視頻顯示控制信號到視頻顯示及控制模塊；其P1.6腳輸出允許通話控制信號到音頻控制模塊，同時進(jìn)行

80、30s定時。若主人不在家或通過辨認(rèn)CRT顯示器中顯示的來訪者決定不接見，則30s后AT89C2051通過 P1.4和P1.6腳分別輸出關(guān)閉視頻顯示信號和禁止通話信號；若主人決定接見來訪者，則摘機(jī)。AT89C2051通過P1.5腳檢測到已摘機(jī)，則終止30s定時。主人的話音音頻信號經(jīng)過前置放大模塊放大后，經(jīng)CN的4腳AIO線傳到門口室外機(jī)供來訪者聽話，而來訪者的話音音頻輸入信號經(jīng)放大模塊從AIO線取出放大后送耳機(jī)發(fā)聲，完成通話動作。主人通過

81、通話詢問并從顯示屏中觀察來訪者的表情，進(jìn)一步判明來訪者的身份和意圖，判明后主人按下開鎖鍵 “UNLOCK”，AT89C2051經(jīng)P1.6腳輸出的開鎖信號經(jīng)由AIO線傳到門口室外機(jī)，控制防盜門的電控鎖的電磁鐵動作，門被打開?？腿诉M(jìn)門后，防盜門依靠閉門器的作用再次關(guān)上。主人掛機(jī)，AT89C2051通過P1.5腳檢測到</p><p>　　該系統(tǒng)是一個在無線條件下，應(yīng)用了單片機(jī)編程技術(shù)，雙工對講技術(shù)、攝像及視頻顯示技術(shù)

82、而設(shè)計(jì)的一種無線可視對講智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模數(shù)混合技術(shù)，即語音數(shù)字，視頻模擬，是將來全數(shù)字樓宇對講系統(tǒng)系統(tǒng)的一個過渡。視頻信號為無線模擬傳輸；音頻信號及控制信號為無線數(shù)字傳輸，所以其工作原理也要分別從模擬和數(shù)字兩路來闡述。</p><p>　　首先是模擬傳輸?shù)倪@一路。這一路傳輸?shù)氖且曨l模擬信號，為單向傳輸。在室外，視頻信號經(jīng)過攝像頭的采集和處理，傳到射頻發(fā)射模塊的視頻輸入端，由射頻發(fā)射模塊發(fā)射出去在室內(nèi)，由相應(yīng)

83、的射頻接收模塊接收這路視頻模擬信號，然后從射頻接收模塊的視頻輸出端送至顯示屏，顯示圖像。</p><p>　　另一路就是數(shù)字傳輸?shù)囊宦?。這一路數(shù)字傳輸?shù)男盘柊ㄒ纛l信號和控制信號，均為雙向傳輸。在室內(nèi)，模擬語音信號經(jīng)過語音芯片的處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以及控制操作經(jīng)過單片機(jī)的處理轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(監(jiān)視、摘掛機(jī)及開鎖信號)，經(jīng)過的處理和打包，再傳到無線數(shù)字傳輸模塊，通過模塊的天線發(fā)射出去。在室外，由另一塊無線數(shù)字傳輸

84、模塊接收這路數(shù)字信號，然后進(jìn)行解包和處理，然后分別把音頻信號和控制信號傳到語音芯片和單片機(jī)中，音頻信號經(jīng)過語音芯片處理后送至揚(yáng)聲器，控制信號經(jīng)過單片機(jī)的處理去控制各部分協(xié)調(diào)工作。另一個方向(從室外到室內(nèi))的音頻信號和控制信號(呼叫信號)也是通過類似的方式進(jìn)行發(fā)送和接收。 </p><p>　　樓宇對講系統(tǒng)是新一代電子安全防范系統(tǒng)，是現(xiàn)代花園、山莊、別墅理想的安全防范裝置。家人可以在室內(nèi)，通過屏幕看圖像、語音對講，

85、遠(yuǎn)距離了解門外的情況，準(zhǔn)確判斷來訪者的身份，決定是否開門接待，保障家庭的人身和財(cái)產(chǎn)安全。</p><p>　　3.4 硬件可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1 單片機(jī)對接收模塊的干擾</p><p>　　單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性是由多種因素決定的，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)。隨著單片機(jī)在工業(yè)測控中應(yīng)用的深入，系統(tǒng)的可靠性越來越成為人們關(guān)注的一

86、個重要課題，抗干擾性設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中的一個重要內(nèi)容。</p><p>　　單片機(jī)模擬2262時一般都很正常，然而單片機(jī)模擬2272解碼時通常會發(fā)現(xiàn)遙控距離縮短很多，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時鐘頻率的倍頻都會對接收模塊產(chǎn)生干擾。</p><p>　　51系列單片機(jī)工作的時候，會產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁輻射，頻率范圍在9MHZ-900MHZ，因此它會影響任何此頻率內(nèi)的無線接收設(shè)備的靈敏度，解決的

87、方法是盡量降低CPU 晶體的頻率。測試表明：在1M晶體的輻射強(qiáng)度，只有12M晶體時的1/3，因此，如果把晶體頻率選擇在500K以下，可以有效降低CPU的輻射干擾。另外一個比較好的方法是：將接收模塊通過一個3芯屏蔽電纜（地，+5V，DATA，屏蔽線的地線懸空）將模塊引出到離開單片機(jī)2米以外，則不管51CPU使用那個頻率的晶體，這種干擾就會基本消除。對于PIC單片機(jī)，則沒有上述輻射干擾?？梢匀我馐褂?。 </p><p&g

88、t;　　還可以改用頻點(diǎn)較高的接收頻率，如433MHz就可增加遙控距離，或者需要采用一些抗干擾措施來減小干擾。比如單片機(jī)和遙控接收電路分別用兩個5V電源供電，將DF接收板單獨(dú)用一個78L05供電，單片機(jī)的時鐘區(qū)遠(yuǎn)離DF接收模塊，降低單片機(jī)的工作頻率，中間加入屏蔽等。 </p><p>　　系統(tǒng)中模塊之間通訊干擾主要是接收回路干擾它是由發(fā)射頻率的非線性部分引起的由于接收電路存在著非線性當(dāng)幾個信號同時被接收時寄生信號將

89、影響有用信號若寄生信號的頻率接近于接收模塊的工作頻率時將形成模塊之間的干擾。</p><p>　　從天線接收的信號不僅包括有用的信號而且包括噪聲信號它通過接收模塊放大送到單片機(jī)中這些噪聲包括空中產(chǎn)生的電磁波無線電廣播噪聲無線通訊噪聲和直流電機(jī)噪聲除了由直流電機(jī)產(chǎn)生的并發(fā)噪聲外其它噪聲都是隨機(jī)噪聲這類噪聲持續(xù)時間短但它的放大倍數(shù)高傳送頻道寬，所以它對無線通訊系統(tǒng)影響最大。</p><p>　

90、　內(nèi)部噪聲是由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的它不同于外部噪聲內(nèi)部噪聲總是存在的且很難預(yù)測但內(nèi)部噪聲對系統(tǒng)的影響可以估算出。為提高通信效率保證質(zhì)量通信協(xié)議必須可靠為了使收發(fā)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)發(fā)送時數(shù)據(jù)之間不能有間隙。</p><p>　　接收模塊工作時一般輸出的是高電平脈沖，不是直流電平，所以不能用萬用表測試，調(diào)試時可用一個發(fā)光二極管串接一個3K的電阻來監(jiān)測模塊的輸出狀態(tài)。 </p><p>　　本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

91、過程中，主要從以下幾方面采取措施來提高系統(tǒng)抗干擾能力。</p><p>　　3.4.2 供電系統(tǒng)的干擾</p><p>　　由于阻抗不匹配造成的影響在視頻圖像上表現(xiàn)為重影。在信號傳輸線上會將在脈沖序列的前后沿形成震蕩。震蕩的存在使高低電平間的閾值差變小，當(dāng)震蕩的幅值再大或有其他干擾引入時就無法正確分辨出脈沖電平值，導(dǎo)致通信時間變長或通信中斷。接地和屏蔽不好會導(dǎo)致傳輸線抑制外部電磁干擾能力的

92、下降，體現(xiàn)在視頻圖像就是雪花噪點(diǎn)、網(wǎng)紋干擾以及橫紋滾動等；在信號傳輸線上形成尖峰干擾，造成通信錯誤。平衡傳輸線路失衡也會在信號傳輸線上形成尖峰干擾。靜電放電除了會造成設(shè)備損壞外，還會影響存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)，使設(shè)備出現(xiàn)些莫名其妙的錯誤。  </p><p>　　3.4.3 數(shù)字信號傳輸中的抗干擾措施 </p><p>　　(1)視頻信號的干擾 </p><

93、p>　　視頻信號的干擾在圖像上表現(xiàn)為地花點(diǎn)和50Hz橫紋滾動，對于雪花點(diǎn)干擾是由于傳輸線上信號衰減以及耦合了高頻干擾所致，這種干擾比較容易消除，在攝像機(jī)與控制矩陣之間合理位置增加一個視頻放大器，將信號的售噪比提高，或者改變視頻電纜的路徑避開高頻干擾源，高頻干擾的問題可基本上得到解決。較難解決的是50Hz橫紋滾動及進(jìn)一步加高頻干擾的情況，比如電梯轎廂內(nèi)攝像機(jī)的輸出圖像。為了抑制上述干擾，首先分析一下造成上述問題的原因。 </p

94、><p>　　攝像機(jī)要求的供電電源一般有三種：直流12V、交流24V或220V，大多數(shù)工程應(yīng)用中不從電梯轎廂的供電電源上取，而是另外布設(shè)供電電源給攝像機(jī)供電，攝像機(jī)輸出圖像經(jīng)過一條軟性的視頻電纜從井道的止方或下方送出，視頻電纜和供電電纜與轎廂的動力線捆綁在一起，當(dāng)電梯運(yùn)行時牽引電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的電磁場沿照明動力線傳播，顯然會影響攝像機(jī)供電電纜和視頻電纜，當(dāng)視頻電纜的屏蔽層不夠嚴(yán)密時，高頻干擾就經(jīng)視頻電纜傳回監(jiān)視器。而對于

95、50Hz的橫紋滾動根據(jù)電磁學(xué)理論知道視頻電纜的屏蔽層可完全消除50Hz工頻干擾。由此可以推斷這部分干擾不是通過視頻電纜耦合過來，而是來自電源線和不合理的視頻線聯(lián)結(jié)。 </p><p>　　視頻電纜屏蔽層是接地的，如果視頻信號“地”與顯示器的“地”相對“電網(wǎng)地”的電位不同，那么通過電源在攝像機(jī)與顯示器之間形成電源回路，這樣50Hz的工頻干擾進(jìn)入顯示器中，消除50Hz工頻干擾方法有兩種，一是想辦法使各處的“地”電位與

96、“電網(wǎng)地”的電位差完全相同，或者切斷形成地環(huán)流的路徑。由于工程環(huán)境比較復(fù)雜，使各處“地”完全等電位比較困難，只能通過加大攝像機(jī)供電線纜的線徑，盡可能降低地回路的電阻?；蛘卟捎们袛嗟丨h(huán)流回路的方法，在攝像機(jī)或顯示器端有一端不接地，通常在顯示器端不接供電電源的地，這樣雖不能完全消除干擾但可大減少50Hz的干擾。 </p><p>　　從上面的分析中看到，如果電源線上耦合上高頻噪聲，即使視頻電纜的屏蔽電纜的屏蔽再好，也

97、會將噪聲送至顯示器，因此攝像機(jī)的供電電源線最好也要屏蔽，上述措施需要在工程設(shè)計(jì)和施工時就要全面考慮才能實(shí)現(xiàn)，若到了系統(tǒng)調(diào)試時發(fā)現(xiàn)干擾存在可采用調(diào)制和解調(diào)的方法將噪聲濾除，在攝像機(jī)端,設(shè)調(diào)制器將視頻信號搬移到幾十兆赫茲的頻度段上，在顯示器端設(shè)低通濾波器將低于8MHz的信號全部濾除，再經(jīng)過解調(diào)將視頻圖像還原。 </p><p>　　3.4.4 電路板設(shè)計(jì)中的元件布置抗干擾</p><p>&l

98、t;b>　　1、地線設(shè)計(jì)</b></p><p>　　應(yīng)用系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地、數(shù)字地和模擬地等。接地是抑制干擾的重要方法，如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用可解決大部分干擾問題。設(shè)計(jì)中，我們主要采取了以下方法。</p><p>　　(1)數(shù)字、模擬電路分開</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中，既有系統(tǒng)外的模擬電路信號接入，也有邏輯電路，

99、因此，我們將這兩部分電路分別安排在兩片電路板上。</p><p>　　(2)接地線盡量加粗</p><p>　　若接地線條很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使微處理器的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此，應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印刷電路板上的允許電流，并且使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，將有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。</p><p>　　(3)接

100、地線構(gòu)成閉環(huán)回路</p><p>　　根據(jù)電路設(shè)計(jì)工程師的經(jīng)驗(yàn)，對于只用數(shù)字電路組成的印刷電路板接地時，將其做成閉環(huán)回路大多明顯地提高抗噪聲能力。其原因是：一塊印刷電路板上有很多集成電路，尤其遇有耗電多的元件時，因受到線條粗細(xì)限制，地線產(chǎn)生電位差，引起抗噪聲能力下降，如連成環(huán)路，則其差值縮小。因此，我們將系統(tǒng)的主板(高速邏輯電路板)的地線設(shè)計(jì)成回路。</p><p><b>　　

101、2、其他措施</b></p><p>　　(1) CMOS芯片的輸入阻抗很高，易受感應(yīng)，對其不用的引腳要接地或接電源正。</p><p>　　(2)元件排列及信號走線盡量有序，短直，簡捷，避免相鄰電路相互影響。盡量避免過長的平行走線，減少布線的分布電容。避免印制電路形成環(huán)路接受噪聲形成干擾。</p><p>　　(3)繼電器、按鈕等在操作時會產(chǎn)生火花，必

102、須利用RC電路加以吸收，繼電器線圈兩端還應(yīng)并接續(xù)流二極管。</p><p>　　(4)實(shí)踐還表明，元器件的質(zhì)量對系統(tǒng)影響很大。應(yīng)選擇正品元器件。使用前還要進(jìn)行必要的篩選。對于接插件，應(yīng)選擇抗震性能好，接合可靠，防松的接插件。傳輸電纜應(yīng)具有性能良好的屏蔽層，耐老化，抗損傷，不易斷線。解決大部分干擾問題。</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件工作流程與實(shí)現(xiàn)</p><p>

103、　　4.1 系統(tǒng)信號處理</p><p><b>　　(1)門鈴信號</b></p><p>　　由裝于門口攝像頭上的按鈕開關(guān)提供，控制器接收到該信號后作以下處理：</p><p>　?、偃粝到y(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，則開啟監(jiān)視器電源和監(jiān)視信號電源，使系統(tǒng)進(jìn)人監(jiān)控狀態(tài)，同時啟動定時器，開始計(jì)時，等待其他信號。若計(jì)時30秒后仍無其他信號，則關(guān)閉所開啟的所有

104、電源，使系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　?、谌粝到y(tǒng)處于收視或收聽狀態(tài)，則切斷收視或收聽信號電源，執(zhí)行前面的處理。但30秒后復(fù)位時，仍恢復(fù)原來的收視或收聽狀態(tài)。</p><p>　?、廴粝到y(tǒng)處于和外線通話狀態(tài)，則在進(jìn)人與來訪者對講狀態(tài)之前，為外線信號提供不掉線電源，使系統(tǒng)能在外線與來訪者之間選擇對話，并保持外線信號不斷。</p><p>　?、苋粝到y(tǒng)有錄音或錄像設(shè)置(主

105、人不在)，則為語音片提供電源，使其發(fā)聲。然后啟動錄音或錄像電源，開始計(jì)時錄音或錄像。計(jì)時90秒后，恢復(fù)原來的設(shè)置狀態(tài)。</p><p><b>　　(2)耳機(jī)信號</b></p><p>　　由電話機(jī)耳機(jī)狀態(tài)提供，分以下兩種情況處理：</p><p>　?、賿鞕C(jī)狀態(tài)若有對講信號，則進(jìn)人錄音設(shè)置狀態(tài)，等待設(shè)置操作：若有監(jiān)控信號，則在監(jiān)控和非監(jiān)控狀

106、態(tài)之間轉(zhuǎn)換：并有使自動監(jiān)控狀態(tài)復(fù)位的功能。</p><p>　?、谡獧C(jī)狀態(tài)若有對講信號，則在外線與來訪者之間轉(zhuǎn)換對講目標(biāo)：若有監(jiān)控信號，則轉(zhuǎn)換監(jiān)控狀態(tài)：若有門鈴信號，且無錄音、錄像設(shè)置，則進(jìn)人自動監(jiān)控狀態(tài)。</p><p><b>　　(3)對講信號</b></p><p>　　由控制面板上的對講按鈕提供，控制器查詢到該信號后作以下處理：<

107、;/p><p>　?、偃粝到y(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，則進(jìn)人錄音設(shè)置狀態(tài)，等待設(shè)置操作。</p><p>　?、谌粝到y(tǒng)處于非復(fù)位狀態(tài)且掛機(jī)，該信號無效。</p><p>　?、廴粝到y(tǒng)處于摘機(jī)狀態(tài)，則在外線與來訪者之間轉(zhuǎn)換對講目標(biāo)，但轉(zhuǎn)換時須處理外線備用電源的開閉，保持外線信號不間斷。</p><p><b>　　(4)監(jiān)控信號</b>&

108、lt;/p><p>　　由控制面板上的監(jiān)控按鈕提供，控制器查詢到該信號后作以下處理：</p><p>　?、偃粝到y(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)，則停止監(jiān)控，恢復(fù)到監(jiān)控前的狀態(tài)。</p><p>　　②若系統(tǒng)處于非監(jiān)控狀態(tài)，則進(jìn)人監(jiān)控狀態(tài)。</p><p><b>　　(5)轉(zhuǎn)換信號</b></p><p>　　由控制

109、面板上的轉(zhuǎn)換按鈕提供，控制器查詢到該信號后作以下處理：</p><p>　　①若系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，則進(jìn)人錄像設(shè)置，等待設(shè)置操作。</p><p>　?、谌粝到y(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)，該信號無效。</p><p>　　③若系統(tǒng)處于其他狀態(tài)，除保持外線信號不間斷外，還要使系統(tǒng)復(fù)位。</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)工作流程</p><

110、;p>　　門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)工作流程如圖4-1和圖4-2所示。通過門口機(jī)鍵盤輸入房間號，控制器將其轉(zhuǎn)變成雙音多頻形式的ID碼，無線收發(fā)設(shè)備將ID碼調(diào)制到2.4GHz的載波上發(fā)射出去。室內(nèi)機(jī)通過無線收發(fā)設(shè)備接收到門口機(jī)信號后，控制器將其轉(zhuǎn)變成ID碼，并與控制器自身的ID碼比較，若兩者不一致則置之不理，若相同則單片機(jī)產(chǎn)生振鈴信號．觸發(fā)門鈴。門鈴響后，室內(nèi)單片機(jī)控制模擬開關(guān)，接通視頻線路，并發(fā)送接通視頻的“OK”信號給門口機(jī)。門口機(jī)接收到室

111、內(nèi)機(jī)發(fā)射來的“OK”信號后也會控制模擬開關(guān)接通視頻信道。戶主就可以通過室內(nèi)顯示器看到門口的情況。如果戶主不在或不想接見訪客，30秒后系統(tǒng)判斷超時。自動切斷視頻停止振鈴，并復(fù)位到初始狀態(tài)；若戶主決定摘機(jī)，則室內(nèi)機(jī)發(fā)送AUDIO～ON信號給門口機(jī)．并且單片機(jī)控制模擬開關(guān)CD4066接通室內(nèi)音頻信道。門口機(jī)接收到AUDIO—ON信號后接通音頻信道。這樣，戶主與訪客實(shí)現(xiàn)了相互通話。通話時間超過一分鐘則系統(tǒng)自動復(fù)位。通話的同時戶主可以觀察室外的情