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摘要：本文介紹一種基于單片機AT89C2501的單戶可視對講門鈴室內(nèi)分機的工作原理及軟、硬件的設(shè)計與實現(xiàn)方法。
關(guān)鍵詞：單片機 音頻和視頻信號 門鈴
0 引言
在城市居民日常生活中，防盜門上的門鈴用得比較頻繁，但這種門鈴不具有對講功能，并且可視性也不好，這給市民的日常生活帶來了諸多的不便。例如當(dāng)有人按門鈴時，房主一般走到門口，通過防盜門上所謂的“貓眼”來辨認(rèn)來訪者是誰，這不僅費勁，而且當(dāng)來訪者是你不愿接見的人時，由于走動到門口發(fā)出的腳步聲已告知來訪者你在家，有時礙于情面，你不得不接見來訪者。本文介紹的基于單片機AT89C2051的單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)分機便很好的解決了這些問題。該可視對講門鈴室內(nèi)分機和與其配套使用的防盜門上的室外機特別適合于別墅式住宅防盜門安裝使用，也適合于普通市民入戶防盜門安裝使用。
1 單戶可視對講門鈴室內(nèi)分機工作原理
圖1所示為該單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)分機的工作原理框圖。它以單片機AT89C2051作為系統(tǒng)控制核心，配以呼叫檢測模塊、摘掛機檢測模塊、視頻顯示及控制模塊、開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊、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。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P17腳通過呼叫檢測模塊檢測到門鈴呼叫信號，其P14腳輸出開啟視頻顯示控制信號到視頻顯示及控制模塊；其P16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P14和P16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。AT89C2051通過P15腳檢測到已摘機，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)P16腳輸出的開鎖信號經(jīng)由AIO線傳到門口室外機，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，AT89C2051通過P15腳檢測到已掛機，則由P14和P16腳分別輸出關(guān)閉視頻顯示信號和禁止通話信號，恢復(fù)收鈴狀態(tài)。另外，主人還可通過按主動****鍵“MORNITOR”，來開啟顯示屏顯示來訪者或查看門外的情況。
2 單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)分機硬件設(shè)計及實現(xiàn)
圖2所示為該單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)分機硬件電路原理圖
2.1 呼叫及摘掛機檢測模塊設(shè)計及實現(xiàn)
呼叫檢測模塊由圖2中的D5、R16、R17、C1、Q7及AT89C2051的P17 腳及其上的上拉電阻R18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)揚聲器發(fā)出門鈴呼叫聲，另一路經(jīng)過D5反向截止，R16與C1組成的充放電電路，由R17驅(qū)動三極管Q7導(dǎo)通，使AT89C2051的P17腳由高電平變?yōu)榈碗娖�，完成呼叫檢測。
圖2中的壓鍵開關(guān)、AT89C2051的P15腳及其上的上拉電阻R6構(gòu)成摘掛機檢測模塊，當(dāng)主人摘機后壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，P15腳的電平由高變低，完成摘機檢測。反之，完成掛機檢測。
2.2 視頻顯示及控制模塊設(shè)計及實現(xiàn)
設(shè)計的視頻顯示及控制模塊如圖2所示，主要由Q3、Q4、Q5、Q6、繼電器HRJ、視頻顯示屏及AT89C2051的P14腳及其上的上拉電阻R12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寸黑白扁平顯像管。設(shè)計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，R4對繼電器線圈起限流保護(hù)作用，D3對繼電器線圈起續(xù)流保護(hù)作用。待機時，P14腳輸出高電平，Q6導(dǎo)通，Q4和Q5截止。當(dāng)AT89C2051檢測到呼叫信號或主人按下主動****鍵時，P14腳輸出低電平，Q6截止，Q4、Q5導(dǎo)通。Q4導(dǎo)通使大功率三極管A940導(dǎo)通，由CN的1腳V+送來的18V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給室外機的視頻攝像鏡頭提供受控的輸入電源。Q5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。
2.3 開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊設(shè)計及實現(xiàn)
圖2中的壓鍵開關(guān)、R2、R3、Q1、Q2、AT89C2051的P16腳及其上的上拉電阻R1構(gòu)成了開鎖和音頻信號輸入/出控制模塊。待機時，即使摘機使壓鍵開關(guān)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，但P16腳輸出低電平，Q1截止，Q2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，P16腳輸出高電平使Q1導(dǎo)通，Q2因基極對地短路而截止，允許通話。但若主人未摘機，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控制的單戶可視對講門鈴任何狀態(tài)下，摘機即可通話，以及來訪者呼叫后，即可從室外機的揚聲器聽到室內(nèi)發(fā)出的聲音等缺陷。
2.4音頻信號放大處理模塊設(shè)計及實現(xiàn)
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。如圖2所示，分壓電阻R19、R20、R21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Q8的基極，經(jīng)Q8放大后，由集電極輸出直接耦合到Q9的基極，再經(jīng)Q9放大由集電極輸出。R30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（防盜門端），經(jīng)再次放大，供來訪者聽話。圖中的R25、R26、R27、R28及R29為Q8、Q9的直流工作限流電阻。
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)計輸入音頻信號放大模塊。設(shè)計時，可選用通用集成運算放大器來設(shè)計，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2所示，C8從AIO線取出的輸入音頻信號經(jīng)C9和R22濾波后，由LM386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發(fā)聲，完成通話動作。
另外，還設(shè)計了兩個獨立式按鍵，用于開鎖和主動****，設(shè)計的獨立式按鍵如圖2所示。
3 單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)機軟件設(shè)計及實現(xiàn)
單片機軟件主要完成門鈴呼叫信號檢測、摘掛機檢測、按鍵檢測及相應(yīng)控制信號的輸出，完成來訪者呼叫后及主動****30s定時等功能。用MCS-51語言編寫的具體軟件實現(xiàn)程序如下：
4 結(jié)束語
該單戶防盜門可視對講門鈴室內(nèi)分機和其室外機在唐山市安裝后，經(jīng)長期使用結(jié)果表明：與同類產(chǎn)品或其它使用雙D觸發(fā)器制作的可視對講門鈴相比，具有性價比高，可靠性好，故障率低等特點。
參 考 文 獻(xiàn)：
[1]王港元,電子技能基礎(chǔ),成都科技大學(xué)出版社,1999.
[2]夏方林,一種基于單片機AT89C51的溫濕度控制儀的設(shè)計,工業(yè)儀表與自動化裝置,1999(6).
[3] AT89C2051單片機資料,From: http://www.c51.cn
[4]李華,MCS-51系列單片機實用接口技術(shù),北京航空航天大學(xué)出版社,1996 |
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