無(wú)線可視對(duì)講門禁圖像通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)階段中小城市居民樓單元入口大多數(shù)是敞開(kāi)著的,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(nèi),在居民樓道內(nèi)隨處都能看到貼于墻上或樓梯臺(tái)階上的各類紙質(zhì)廣告,這既影響了樓道內(nèi)的衛(wèi)生,也影響了樓道的美觀??梢?/FONT>對(duì)講門禁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)住戶對(duì)訪客圖像的識(shí)別和雙向通話的功能,
正好解決了居民生活的諸多不便,已經(jīng)成為小區(qū)住宅中不可缺少的配套設(shè)施。目前的可視對(duì)講門禁系統(tǒng)大多是有線系統(tǒng),雖然具有傳輸容量大,可靠性高等優(yōu)點(diǎn),但是有線系統(tǒng)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)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng)能夠隨意安放,即裝即用,省去了布線、鑿洞的麻煩,也不會(huì)影響裝修環(huán)境與室內(nèi)美觀。人們?cè)诜块g的任何位置都可以利用無(wú)線遙控自動(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)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng)取代有線可視對(duì)講門禁系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的實(shí)踐意義和較高的學(xué)術(shù)價(jià)值,可以解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題。
目前,國(guó)外對(duì)無(wú)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng)的研究正在蓬勃發(fā)展中,其中典型的代表有摩托羅拉設(shè)計(jì)的最新款GB3188。該機(jī)以出眾的整體設(shè)計(jì)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(tǒng)沒(méi)有涉及到圖像的傳輸。國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng)的研究主要朝著無(wú)線可視方向進(jìn)軍。北京工業(yè)大學(xué)崔振碩士設(shè)計(jì)的無(wú)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng),能在同一信道中兼容傳輸模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),節(jié)省了一套無(wú)線收發(fā)設(shè)備,降低了成本。但是,圖像信號(hào)和聲音信號(hào)采用模擬信號(hào)傳輸,只有呼叫信號(hào)、開(kāi)鎖信號(hào)、報(bào)警信號(hào)采用數(shù)字信號(hào)傳輸,導(dǎo)致音質(zhì)和圖像質(zhì)量不佳,而且有干擾信號(hào)。浙江工業(yè)大學(xué)孟利民教授設(shè)計(jì)的無(wú)線可視對(duì)講門禁系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)的數(shù)字傳輸,但是圖像信號(hào)還是采用模擬信號(hào)傳輸,因此圖像質(zhì)量不佳。本文設(shè)計(jì)了一種樓宇無(wú)線可視對(duì)講電路,該電路以單片機(jī)為控制器核心,再連接外圍電路,通過(guò)無(wú)線數(shù)字傳輸電路來(lái)傳輸視頻信號(hào),可以達(dá)到50~200 m的無(wú)線傳輸距離。該設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是在單張拍攝的基礎(chǔ)上,獲得圖像的連續(xù)顯示,它真正意義上實(shí)現(xiàn)了圖像信號(hào)的無(wú)線數(shù)字傳輸。
1 整體設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由3部分組成:上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。這三部分共同完成了主控制器與分控制器的信息交換,達(dá)到樓宇監(jiān)控的目的。主控制器和分控制器通過(guò)無(wú)線數(shù)字傳輸模塊SRWF進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳輸。該通信模型屬于一對(duì)多的通信模式?!?
主控制器的主控芯片為AT89C51,通過(guò)鍵盤獲得訪問(wèn)的房間號(hào)碼,確認(rèn)后,單片機(jī)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(shè)定的通信波特率的情況下,通過(guò)串口通信,由單片機(jī)把數(shù)據(jù)送給數(shù)字傳輸電路,數(shù)字傳輸電路再通過(guò)無(wú)線信道把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。從控制器的主控芯片也使用AT89C51,通過(guò)數(shù)字傳輸電路接收主控器的控制信息和數(shù)據(jù)信息,對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,若是主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的通信地址信號(hào),從控制器會(huì)讀取振鈴音存儲(chǔ)電路里的數(shù)據(jù),從而發(fā)出振鈴音。接下來(lái)開(kāi)始接收視頻信號(hào),并通過(guò)LCD顯示電路顯示出來(lái),用戶可通過(guò)按鍵控制電路決定是否與主控器進(jìn)行進(jìn)一步通話。
2 硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 主控制器的電路設(shè)計(jì)
主控制器電路由單片機(jī)AT89C51、鍵盤掃描電路、驅(qū)動(dòng)及數(shù)碼顯示電路、看門狗電路、無(wú)線數(shù)傳電路等幾部分組成。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理。
其工作流程如下:先通過(guò)鍵盤掃描電路掃描用戶的按鍵信息,以便獲得從機(jī)的通信地址,并將按鍵信息通過(guò)4個(gè)LED顯示出來(lái),以便用戶清楚獲知自己要訪問(wèn)的從機(jī)地址。用戶可以通過(guò)鍵盤上的增值、減值、重輸,確認(rèn)修改其輸入值。當(dāng)用戶按下確認(rèn)鍵的時(shí)候,主機(jī)存貯此時(shí)的從機(jī)地址,并開(kāi)啟視頻芯片采樣視頻信號(hào),同時(shí)把從機(jī)地址通過(guò)無(wú)線數(shù)字傳輸芯片SRWF發(fā)送出去。收到從機(jī)的應(yīng)答信號(hào)和準(zhǔn)備就緒信號(hào)后,主機(jī)在設(shè)定的波特率下開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。每發(fā)1幀數(shù)據(jù)就等待從機(jī)的應(yīng)答信號(hào),同時(shí)對(duì)每幀數(shù)據(jù)都發(fā)送校驗(yàn)幀,以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確無(wú)誤。
2.1.1 鍵盤掃描電路
鍵盤掃描部分采用4×4鍵盤,通過(guò)P1口設(shè)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置低,若在P1口的高4位監(jiān)測(cè)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和軟件編碼方式,鑒于成本考慮和AT89C51的高性能考慮本設(shè)計(jì)采用軟件編碼方式實(shí)現(xiàn)掃描,鍵盤掃描電路如圖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(jié)省I/O口資源,以便控制更多的外圍芯片。LED的段選數(shù)據(jù)由通過(guò)74LS248譯碼過(guò)來(lái)的段選碼決定,位選數(shù)據(jù)由74LS138譯碼產(chǎn)生。工作的時(shí)候首先把按鍵的值轉(zhuǎn)換為BCD碼,再送入P0口的第4位,但是對(duì)P0口時(shí)整體復(fù)制會(huì)破壞位選口的數(shù)據(jù)。此時(shí)需進(jìn)行P0口數(shù)據(jù)的修正,通過(guò)或邏輯運(yùn)算把位選數(shù)據(jù)也送入P0口的第4位和第5位,再把修正好的數(shù)據(jù)送給P0口,此時(shí)既有段選數(shù)據(jù)又有位選數(shù)據(jù)。要使顯示的數(shù)據(jù)不閃,則需要利用人眼的視覺(jué)暫留性,將每個(gè)數(shù)據(jù)顯示之間的時(shí)間延時(shí)控制在10 ms以內(nèi),這樣顯示的數(shù)字才不閃。
2.1.3 視頻獲取及數(shù)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?yàn)橐曨l獲取的數(shù)據(jù)量都比較大,但單片機(jī)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(jī)控制其工作來(lái)達(dá)到數(shù)據(jù)量和單片機(jī)的匹配,只有單片機(jī)允許接收時(shí)才使能IDT7205。如果單片機(jī)監(jiān)測(cè)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(shù)據(jù)。SRWF模塊在使用之前要進(jìn)行無(wú)線信道、接口類型、接口速率、接口參數(shù)等的設(shè)定,在設(shè)置完成后便可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,當(dāng)模塊收到單片機(jī)發(fā)來(lái)的第1個(gè)數(shù)據(jù)后自動(dòng)進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)同步等工作,因此第1個(gè)數(shù)據(jù)將在5個(gè)字節(jié)時(shí)間延遲后從接收方串口輸出,如圖2所示。
評(píng)論