無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁圖像通信的設計與實(shí)現
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現階段中小城市居民樓單元入口大多數是敞開(kāi)著(zhù)的，這方便了居民的進(jìn)出，也給居民的生活帶來(lái)了諸多的不便和不安定因素。例如：任何人都可隨意進(jìn)入居民樓道內，在居民樓道內隨處都能看到貼于墻上或樓梯臺階上的各類(lèi)紙質(zhì)廣告，這既影響了樓道內的衛生，也影響了樓道的美觀(guān)?？梢?/FONT>對講門(mén)禁系統能夠實(shí)現住戶(hù)對訪(fǎng)客圖像的識別和雙向通話(huà)的功能，
正好解決了居民生活的諸多不便，已經(jīng)成為小區住宅中不可缺少的配套設施。目前的可視對講門(mén)禁系統大多是有線(xiàn)系統，雖然具有傳輸容量大，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但是有線(xiàn)系統也有其不可避免的缺點(diǎn)，其靈活性差，安裝成本高，施工難度大和維修困難。無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統能夠隨意安放，即裝即用，省去了布線(xiàn)、鑿洞的麻煩，也不會(huì )影響裝修環(huán)境與室內美觀(guān)。人們在房間的任何位置都可以利用無(wú)線(xiàn)遙控自動(dòng)開(kāi)鎖，避免了必須到指定位置開(kāi)啟的不便。因此，研究無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統取代有線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統具有深遠的實(shí)踐意義和較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，可以解決現實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題。
目前，國外對無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統的研究正在蓬勃發(fā)展中，其中典型的代表有摩托羅拉設計的最新款GB3188。該機以出眾的整體設計與優(yōu)異的性能價(jià)格比為眾多商家，特別是給物業(yè)管理、酒店服務(wù)業(yè)、建筑業(yè)以及制造業(yè)等行業(yè)的用戶(hù)帶來(lái)了高效簡(jiǎn)便的通行管理解決方案，但不足之處是該系統沒(méi)有涉及到圖像的傳輸。國內對無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統的研究主要朝著(zhù)無(wú)線(xiàn)可視方向進(jìn)軍。北京工業(yè)大學(xué)崔振碩士設計的無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統，能在同一信道中兼容傳輸模擬信號和數字信號，節省了一套無(wú)線(xiàn)收發(fā)設備，降低了成本。但是，圖像信號和聲音信號采用模擬信號傳輸，只有呼叫信號、開(kāi)鎖信號、報警信號采用數字信號傳輸，導致音質(zhì)和圖像質(zhì)量不佳，而且有干擾信號。浙江工業(yè)大學(xué)孟利民教授設計的無(wú)線(xiàn)可視對講門(mén)禁系統，實(shí)現了聲音信號的數字傳輸，但是圖像信號還是采用模擬信號傳輸，因此圖像質(zhì)量不佳。本文設計了一種樓宇無(wú)線(xiàn)可視對講電路，該電路以單片機為控制器核心，再連接外圍電路，通過(guò)無(wú)線(xiàn)數字傳輸電路來(lái)傳輸視頻信號，可以達到50～200 m的無(wú)線(xiàn)傳輸距離。該設計優(yōu)點(diǎn)是在單張拍攝的基礎上，獲得圖像的連續顯示，它真正意義上實(shí)現了圖像信號的無(wú)線(xiàn)數字傳輸。
1 整體設計方案
系統結構主要由3部分組成：上位機系統、下位機系統和通信系統。這三部分共同完成了主控制器與分控制器的信息交換，達到樓宇監控的目的。主控制器和分控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)數字傳輸模塊SRWF進(jìn)行數據和命令的傳輸。該通信模型屬于一對多的通信模式?！?
主控制器的主控芯片為AT89C51，通過(guò)鍵盤(pán)獲得訪(fǎng)問(wèn)的房間號碼，確認后，單片機會(huì )控制打開(kāi)視頻采集芯片和緩沖芯片進(jìn)行工作，并在設定的通信波特率的情況下，通過(guò)串口通信，由單片機把數據送給數字傳輸電路，數字傳輸電路再通過(guò)無(wú)線(xiàn)信道把數據發(fā)送出去。從控制器的主控芯片也使用AT89C51，通過(guò)數字傳輸電路接收主控器的控制信息和數據信息，對接收到的數據進(jìn)行分類(lèi)，若是主機發(fā)送過(guò)來(lái)的通信地址信號，從控制器會(huì )讀取振鈴音存儲電路里的數據，從而發(fā)出振鈴音。接下來(lái)開(kāi)始接收視頻信號，并通過(guò)LCD顯示電路顯示出來(lái)，用戶(hù)可通過(guò)按鍵控制電路決定是否與主控器進(jìn)行進(jìn)一步通話(huà)。
2 硬件電路設計
2.1 主控制器的電路設計
主控制器電路由單片機AT89C51、鍵盤(pán)掃描電路、驅動(dòng)及數碼顯示電路、看門(mén)狗電路、無(wú)線(xiàn)數傳電路等幾部分組成。主控制器系統的硬件電路原理。
其工作流程如下：先通過(guò)鍵盤(pán)掃描電路掃描用戶(hù)的按鍵信息，以便獲得從機的通信地址，并將按鍵信息通過(guò)4個(gè)LED顯示出來(lái)，以便用戶(hù)清楚獲知自己要訪(fǎng)問(wèn)的從機地址。用戶(hù)可以通過(guò)鍵盤(pán)上的增值、減值、重輸，確認修改其輸入值。當用戶(hù)按下確認鍵的時(shí)候，主機存貯此時(shí)的從機地址，并開(kāi)啟視頻芯片采樣視頻信號，同時(shí)把從機地址通過(guò)無(wú)線(xiàn)數字傳輸芯片SRWF發(fā)送出去。收到從機的應答信號和準備就緒信號后，主機在設定的波特率下開(kāi)始發(fā)送數據。每發(fā)1幀數據就等待從機的應答信號，同時(shí)對每幀數據都發(fā)送校驗幀，以確保數據傳輸的準確無(wú)誤。
2.1.1 鍵盤(pán)掃描電路
鍵盤(pán)掃描部分采用4×4鍵盤(pán)，通過(guò)P1口設置掃描電平，先置P1口的低4位中某一位為零，然后讀取P1口高4位的電平。P1口的低一位置零即給列線(xiàn)置低，若在P1口的高4位監測到某位為零，則通過(guò)行列的位置即可知道按鍵的部位，在按鍵過(guò)程中存在抖動(dòng)問(wèn)題，解決方法有硬件編碼鍵盤(pán)和軟件編碼方式，鑒于成本考慮和AT89C51的高性能考慮本設計采用軟件編碼方式實(shí)現掃描，鍵盤(pán)掃描電路如圖2所示。
2.1.2 LED顯示電路
LED顯示電路采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示，由74LS248 BCD譯碼芯片和74LS138譯碼器組成。采用74LS248的目的是為了節省I/O口資源，以便控制更多的外圍芯片。LED的段選數據由通過(guò)74LS248譯碼過(guò)來(lái)的段選碼決定，位選數據由74LS138譯碼產(chǎn)生。工作的時(shí)候首先把按鍵的值轉換為BCD碼，再送入P0口的第4位，但是對P0口時(shí)整體復制會(huì )破壞位選口的數據。此時(shí)需進(jìn)行P0口數據的修正，通過(guò)或邏輯運算把位選數據也送入P0口的第4位和第5位，再把修正好的數據送給P0口，此時(shí)既有段選數據又有位選數據。要使顯示的數據不閃，則需要利用人眼的視覺(jué)暫留性，將每個(gè)數據顯示之間的時(shí)間延時(shí)控制在10 ms以?xún)?，這樣顯示的數字才不閃。
2.1.3 視頻獲取及數傳電路
視頻獲取電路由CAMERA 0V 7620芯片和IDT7205組成，采用該組合方法是因為視頻獲取的數據量都比較大，但單片機的工作頻率比較低。如果直接搭配則二者不能正常接收。因此，增加緩沖芯片IDT7205，這樣通過(guò)單片機控制其工作來(lái)達到數據量和單片機的匹配，只有單片機允許接收時(shí)才使能IDT7205。如果單片機監測到視頻芯片的VSYN上跳后，就會(huì )在P0.7口輸出1，從而開(kāi)始控制IDT7205從視頻芯片獲取數據。SRWF模塊在使用之前要進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信道、接口類(lèi)型、接口速率、接口參數等的設定，在設置完成后便可以進(jìn)行數據傳輸，當模塊收到單片機發(fā)來(lái)的第1個(gè)數據后自動(dòng)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接及數據同步等工作，因此第1個(gè)數據將在5個(gè)字節時(shí)間延遲后從接收方串口輸出，如圖2所示。
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