【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AT89C2051 檢測(cè)到門鈴呼叫信號(hào)時(shí)， 腳輸出高電平使 Q5 導(dǎo)通，Q4 因基極對(duì)地短路而截止，允許通話。但若主人未摘機(jī)，則壓鍵開(kāi)關(guān)不轉(zhuǎn)換狀態(tài)，來(lái)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(duì)講門鈴任何狀態(tài)下，摘機(jī)即可通話，以及來(lái)訪者呼叫后，即可從室外機(jī)的揚(yáng)聲器聽(tīng)到室內(nèi)發(fā)出的聲音等缺陷。Q49014Q59014Q69014R710KR810KR61KR51KR191KR171K+C247U+5VD54007LS HJ、VCC、、S1圖 39 開(kāi)鎖和音頻信號(hào)輸入/出控制模塊電路 音頻信號(hào)放大處理模塊設(shè)計(jì)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(hào)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(hào)前置放大處理模塊。為了降低成本，音頻輸出信號(hào)前置放大采用三極管進(jìn)行兩極放大。圖 310 所示，分壓電阻 R1R1R29 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(hào)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(gè)作用，一是給 AIO 電路供電，二是將 Q9 集電極輸出的音頻信號(hào)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(lái)訪者聽(tīng)話。圖中的 R2R2R2R28 及 R30 為 QQ9 的直流工作限流電阻。LSR2110KR22 1KR2310R14100R2510KR16R2630R2730R24 100R281MR29220+C5100U+C6100U+C822U+ C1047U+C11C7104C9302C12102G 1IN 2+IN3GND 4VD5VCC6BP7 G8U2LM386MKQ89014 Q99014+12v、、S1圖 310 音頻信號(hào)放大處理模塊電路來(lái)訪者傳聲器產(chǎn)生的并經(jīng)前置放大的音頻輸入信號(hào)，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(hào)放大模塊。設(shè)計(jì)時(shí)，可選用通用集成運(yùn)算放大器來(lái)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 311 所示，C8 從 AIO 線取出的輸入音頻信號(hào)經(jīng) C9 和 R22 濾波后，由 LM386 的 3 腳輸入，經(jīng)過(guò) 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(dòng)圈式耳機(jī)發(fā)聲，完成通話動(dòng)作。 LSR2310R2510K+C5100U+C6100U+C822UC7104C9302G 1IN 2+IN 3GND 4VD5VCC6BP7G8U2LM38S1圖 311 LM386 外圍電路圖 另外，還設(shè)計(jì)了兩個(gè)獨(dú)立式按鍵，用于開(kāi)鎖和主動(dòng)監(jiān)視，設(shè)計(jì)的獨(dú)立式按鍵如圖 312 所示。R181KR201KS2 M O RN ITO RS3 U N LO CK、 P 、 P + 5V圖 312 獨(dú)立式按鍵電路 系統(tǒng)總電路及工作原理室內(nèi)分機(jī)和室外分機(jī)的總體電路圖分別見(jiàn)附錄一和附錄二。系統(tǒng)平時(shí)處于空閑狀態(tài)，當(dāng)來(lái)訪者按門鈴開(kāi)關(guān)傳來(lái)呼叫主人的門鈴信號(hào)時(shí)，AT89C2051 的 腳通過(guò)呼叫檢測(cè)模塊檢測(cè)到門鈴呼叫信號(hào)，其 腳輸出開(kāi)啟視頻顯示控制信號(hào)到視頻顯示及控制模塊；其 腳輸出允許通話控制信號(hào)到音頻控制模塊，同時(shí)進(jìn)行 30s 定時(shí)。若主人不在家或通過(guò)辨認(rèn) CRT 顯示器中顯示的來(lái)訪者決定不接見(jiàn)，則 30s 后 AT89C2051 通過(guò) 和 腳分別輸出關(guān)閉視頻顯示信號(hào)和禁止通話信號(hào)；若主人決定接見(jiàn)來(lái)訪者，則摘機(jī)。AT89C2051 通過(guò) 腳檢測(cè)到已摘機(jī)，則終止 30s 定時(shí)。主人的話音音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)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(lái)訪者聽(tīng)話，而來(lái)訪者的話音音頻輸入信號(hào)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(dòng)作。主人通過(guò)通話詢問(wèn)并從顯示屏中觀察來(lái)訪者的表情，進(jìn)一步判明來(lái)訪者的身份和意圖，判明后主人按下開(kāi)鎖鍵 “UNLOCK”，AT89C2051 經(jīng) 腳輸出的開(kāi)鎖信號(hào)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(dòng)作，門被打開(kāi)?？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(guò) 腳檢測(cè)到已掛機(jī)，則由 和 腳分別輸出關(guān)閉視頻顯示信號(hào)和禁止通話信號(hào)，恢復(fù)收鈴狀態(tài)。另外，主人還可通過(guò)按主動(dòng)監(jiān)視鍵“MORNITOR”，來(lái)開(kāi)啟顯示屏顯示來(lái)訪者或查看門外的情況。該系統(tǒng)是一個(gè)在無(wú)線條件下，應(yīng)用了單片機(jī)編程技術(shù)，雙工對(duì)講技術(shù)、攝像及視頻顯示技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種無(wú)線可視對(duì)講智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用模數(shù)混合技術(shù)，即語(yǔ)音數(shù)字，視頻模擬，是將來(lái)全數(shù)字樓宇對(duì)講系統(tǒng)系統(tǒng)的一個(gè)過(guò)渡。視頻信號(hào)為無(wú)線模擬傳輸；音頻信號(hào)及控制信號(hào)為無(wú)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(lái)闡述。 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(hào)，為單向傳輸。在室外，視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)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(hào)，然后從射頻接收模塊的視頻輸出端送至顯示屏，顯示圖像。另一路就是數(shù)字傳輸?shù)囊宦?。這一路數(shù)字傳輸?shù)男盘?hào)包括音頻信號(hào)和控制信號(hào)，均為雙向傳輸。在室內(nèi)，模擬語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)語(yǔ)音芯片的處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以及控制操作經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號(hào)(監(jiān)視、摘掛機(jī)及開(kāi)鎖信號(hào)) ，經(jīng)過(guò)的處理和打包，再傳到無(wú)線數(shù)字傳輸模塊，通過(guò)模塊的天線發(fā)射出去。在室外，由另一塊無(wú)線數(shù)字傳輸模塊接收這路數(shù)字信號(hào)，然后進(jìn)行解包和處理，然后分別把音頻信號(hào)和控制信號(hào)傳到語(yǔ)音芯片和單片機(jī)中，音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)語(yǔ)音芯片處理后送至揚(yáng)聲器，控制信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理去控制各部分協(xié)調(diào)工作。另一個(gè)方向(從室外到室內(nèi))的音頻信號(hào)和控制信號(hào)(呼叫信號(hào))也是通過(guò)類似的方式進(jìn)行發(fā)送和接收。 樓宇對(duì)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(guò)屏幕看圖像、語(yǔ)音對(duì)講，遠(yuǎn)距離了解門外的情況，準(zhǔn)確判斷來(lái)訪者的身份，決定是否開(kāi)門接待，保障家庭的人身和財(cái)產(chǎn)安全。 PCB 板設(shè)計(jì)1. 用 PRTEOL 軟件畫好原理圖后，首先運(yùn)行電器設(shè)計(jì)規(guī)則（ERC）找出原理圖中可能的缺陷。具體步驟：點(diǎn)擊 Tools/ERC,進(jìn)入對(duì)話框后，點(diǎn)擊 OK。如果原理圖沒(méi)有錯(cuò)誤， 文件。否則將會(huì)在 End Report 前把所有的錯(cuò)誤表示出來(lái)。2. 要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)布線，就必須要生成網(wǎng)絡(luò)表文件。具體步驟：點(diǎn)擊 Design/Creat Netlist…進(jìn)入對(duì)話框狀態(tài)，點(diǎn)擊 OK，此 文件。3. PCB 圖設(shè)計(jì)具體步驟：首先打開(kāi)一個(gè) PCB 文檔，將工作板層換到禁置板層（keepout layer）然后在區(qū)域內(nèi)畫一個(gè)閉域?yàn)榘蹇?。然后點(diǎn)擊 Design/Load Netlist…進(jìn)入對(duì)話框狀態(tài)，點(diǎn)擊圖中的 Browse…,選擇圖中的文件名與原理圖名字相同， 的文件。當(dāng)看到圖的下方出現(xiàn)了 ALL macros validated 時(shí)，表示所有的連接都是對(duì)的。點(diǎn)擊 Execute 后，所有的元器件都貼著板框附近，然后將所有的元件搬入板框并布好局。由于做的是單面板，所以選擇自動(dòng)布線。選擇“Design/Rules，對(duì)自動(dòng)布線的規(guī)則進(jìn)行修改。其中線寬設(shè)置為 15mil，間距為 10mil。接下來(lái)點(diǎn)擊 Auto Route/All…，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，點(diǎn)擊Route ALL，軟件便開(kāi)始自動(dòng)布線，但自動(dòng)布線后仍有很多不合理的地方，為了做出一個(gè)質(zhì)量較好、布線美觀的 PCB 板，對(duì)不合理的布局、布線，進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。布線工作完成后，使用檢測(cè)工具（Tools/Design Rule Check）對(duì)印制電路板進(jìn)行檢查，以確定所布的走線有沒(méi)有錯(cuò)誤。所設(shè)計(jì)的室內(nèi)機(jī)和室外機(jī) PCB圖見(jiàn)附錄。第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)信號(hào)處理要求(1)門鈴信號(hào)由裝于門口攝像頭上的按鈕開(kāi)關(guān)提供，控制器接收到該信號(hào)后作以下處理：①若系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)，則開(kāi)啟監(jiān)視器電源和監(jiān)視信號(hào)電源，使系統(tǒng)進(jìn)人監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，開(kāi)始計(jì)時(shí)，等待其他信號(hào)。若計(jì)時(shí) 30 秒后仍無(wú)其他信號(hào)，則關(guān)閉所開(kāi)啟的所有電源，使系統(tǒng)復(fù)位。②若系統(tǒng)處于收視或收聽(tīng)狀態(tài)，則切斷收視或收聽(tīng)信號(hào)電源，執(zhí)行前面的處理。但 30 秒后復(fù)位時(shí)，仍恢復(fù)原來(lái)的收視或收聽(tīng)狀態(tài)。③若系統(tǒng)處于和外線通話狀態(tài)，則在進(jìn)人與來(lái)訪者對(duì)講狀態(tài)之前，為外線信號(hào)提供不掉線電源，使系統(tǒng)能在外線與來(lái)訪者之間選擇對(duì)話，并保持外線信號(hào)不斷。④若系統(tǒng)有錄音或錄像設(shè)置(主人不在)，則為語(yǔ)音片提供電源，使其發(fā)聲。然后啟動(dòng)錄音或錄像電源，開(kāi)始計(jì)時(shí)錄音或錄像。計(jì)時(shí) 90 秒后，恢復(fù)原來(lái)的設(shè)置狀態(tài)。(2)耳機(jī)信號(hào)由電話機(jī)耳機(jī)狀態(tài)提供，分以下兩種情況處理：①掛機(jī)狀態(tài)若有對(duì)講信號(hào)，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(hào)，則在監(jiān)控和非監(jiān)控狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換：并有使自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)復(fù)位的功能。②摘機(jī)狀態(tài)若有對(duì)講信號(hào)，則在外線與來(lái)訪者之間轉(zhuǎn)換對(duì)講目標(biāo)：若有監(jiān)控信號(hào)，則轉(zhuǎn)換監(jiān)控狀態(tài)：若有門鈴信號(hào)，且無(wú)錄音、錄像設(shè)置，則進(jìn)人自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)。(3)對(duì)講信號(hào)由控制面板上的對(duì)講按鈕提供，控制器查詢到該信號(hào)后作以下處理：①若系統(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。②若系統(tǒng)處于非復(fù)位狀態(tài)且掛機(jī)，該信號(hào)無(wú)效。③若系統(tǒng)處于摘機(jī)狀態(tài)，則在外線與來(lái)訪者之間轉(zhuǎn)換對(duì)講目標(biāo)，但轉(zhuǎn)換時(shí)須處理外線備用電源的開(kāi)閉，保持外線信號(hào)不間斷。(4)監(jiān)控信號(hào)由控制面板上的監(jiān)控按鈕提供，控制器查詢到該信號(hào)后作以下處理：①若系統(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)。②若系統(tǒng)處于非監(jiān)控狀態(tài)，則進(jìn)人監(jiān)控狀態(tài)。(5)轉(zhuǎn)換信號(hào)由控制面板上的轉(zhuǎn)換按鈕提供，控制器查詢到該信號(hào)后作以下處理：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。②若系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)，該信號(hào)無(wú)效。③若系統(tǒng)處于其他狀態(tài)，除保持外線信號(hào)不間斷外，還要使系統(tǒng)復(fù)位。 軟件流程圖設(shè)計(jì)門口機(jī)和室內(nèi)機(jī)工作流程如圖 41 和圖 42 所示。通過(guò)門口機(jī)鍵盤輸入房間號(hào)，控制器將其轉(zhuǎn)變成雙音多頻形式的 ID 碼，無(wú)線收發(fā)設(shè)備將 ID 碼調(diào)制到 的載波上發(fā)射出去。室內(nèi)機(jī)通過(guò)無(wú)線收發(fā)設(shè)備接收到門口機(jī)信號(hào)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(hào)．觸發(fā)門鈴。門鈴響后，室內(nèi)單片機(jī)控制模擬開(kāi)關(guān)，接通視頻線路，并發(fā)送接通視頻的“OK”信號(hào)給門口機(jī)。門口機(jī)接收到室內(nèi)機(jī)發(fā)射來(lái)的“OK”信號(hào)后也會(huì)控制模擬開(kāi)關(guān)接通視頻信道。戶主就可以通過(guò)室內(nèi)顯示器看到門口的情況。如果戶主不在或不想接見(jiàn)訪客，30 秒后系統(tǒng)判斷超時(shí)。自動(dòng)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(hào)給門口機(jī)．并且單片機(jī)控制模擬開(kāi)關(guān) CD4066 接通室內(nèi)音頻信道。門口機(jī)接收到 AUDIO—ON 信號(hào)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(shí)間超過(guò)一分鐘則系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。通話的同時(shí)戶主可以觀察室外的情況．若明確可以開(kāi)門后則按開(kāi)鎖鍵開(kāi)鎖。若發(fā)現(xiàn)意外情況可按報(bào)警鍵。掛機(jī)后系統(tǒng)一切復(fù)位。整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，各種信號(hào)的傳輸和模擬開(kāi)關(guān)的通斷都是在瞬間完成。音頻信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在單一信道中傳輸，有產(chǎn)生沖突的可能。由于數(shù)字信號(hào)的傳輸通常是在建立語(yǔ)音通信之前(如呼叫信號(hào)、摘機(jī)信號(hào))或是在建立語(yǔ)音通信之后( 如開(kāi)鎖信號(hào)、報(bào)警信號(hào))，所以數(shù)字信號(hào)與音頻信號(hào)很少?zèng)_突。若數(shù)字信號(hào)和音頻信號(hào)同時(shí)傳輸，則優(yōu)先傳輸數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò) CD4066 切換至傳輸音頻信號(hào)，由于發(fā)射數(shù)字信號(hào)占用的時(shí)間很短，整個(gè)過(guò)程瞬間完成，人耳是基本感覺(jué)不出來(lái)。圖 41 門口機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖圖 42 室內(nèi)機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖 軟件程序設(shè)計(jì)主要完成對(duì)各種信號(hào)的查詢和處理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。另外增加了對(duì)按鈕抖動(dòng)的處理，和可能出現(xiàn)的誤操作的判斷，以及可能出現(xiàn)的故障處理。單片機(jī)軟件主要完成門鈴呼叫信號(hào)、摘掛機(jī)、按鍵檢測(cè)及相應(yīng)控制信號(hào)的輸出，完成來(lái)人呼叫后及主動(dòng)監(jiān)視 30s 定時(shí)等功能。用 MCS51 語(yǔ)言編寫的程序請(qǐng)見(jiàn)附錄第 5 章 系統(tǒng)抗干擾性設(shè)計(jì) 硬件可靠性及抗干擾設(shè)計(jì) 單片機(jī)對(duì)接收模塊的干擾單片機(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(cè)控中應(yīng)用的深入，系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越成為人們關(guān)注的一個(gè)重要課題，抗干擾性設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一個(gè)重要內(nèi)容。單片機(jī)模擬 2262 時(shí)一般都很正常，然而單片機(jī)模擬 2272 解碼時(shí)通常會(huì)發(fā)現(xiàn)遙控距離縮短很多，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率的倍頻都會(huì)對(duì)接收模塊產(chǎn)生干擾。51 系列單片機(jī)工作的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的電磁輻射，頻率范圍在9MHZ900MHZ，因此它會(huì)影響任何此頻率內(nèi)的無(wú)線接收設(shè)備的靈敏度，解決的方法是盡量降低 C