论文导读：本设计以单片机AT89C2051作为系统控制核心。本系统利用两对该模块可以实现室外机向室内机方向的视频信号的无线传输和音频信号传输。无线对话门铃可视系统的设计。
关键词：AT89C2051，智能模块，无线传输
引言
随着市场上智能化楼宇的不断升温，门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。人们已开始习惯用门铃系统代替传统的铁钥匙去管理各通道门， 这使门铃系统得到了飞跃性的发展。无线对话门铃可视系统，不仅更加安全可靠，方便人民，而且比普通门铃系统更加人性化，符合当下国家以人为本的政策，使百姓的生活更加和谐美好。
1 系统工作原理
本设计以单片机AT89C2051作为系统控制核心，配以呼叫检测模块、摘挂机检测模块、视频显示及控制模块、开锁和音频信号输入/控制模块、音频信号输入放大模块、音频信号输出前置放大模块以及按键。
该系统是一个在无线条件下，应用了单片机编程技术，双工对讲技术、摄像及视频显示技术而设计的一种无线可视对讲智能系统。该系统采用模数混合技术，即语音数字，视频模拟，是将来全数字无线可视对讲门铃系统的一个过渡。视频信号为无线模拟传输；音频信号及控制信号为无线数字传输，所以其工作原理也要分别从模拟和数字两路来阐述。
2系统结构
该系统有两部分组成：室内机部分和室外机部分。
室内机主要由室内机控制器、无线收发机、显示设备、通话设备门铃和报警、开锁等控制信号输入键组成。室内机控制器的作用与门口机控制器作用类似，无线收发机用于接收门口机传来的信号，发送音频信号和各种数字信号给门口机，显示设备用于显示门口视频，户主可根据不同的情况选择不同的控制按键。
门口机结构主要包括：门口机控制器、无线收发机、键盘、摄像头、喇叭、麦克、报警装置等几部分。无线收发机用于发射视频信号、音频信号和各种数字信号给室内机和监控中心，并接收室内机发送过来的音频信号和各种数字信号。该系统中视频信号为单向传输，在室内可以观察到门口的情况，在门口无法查看室内情况，所以门口机接收到的信号中没有视频信号；键盘用于输入房间号；摄像头用于捕捉门口视频信号；喇叭和麦克用于户主和访客进行语音交流；报警装置用于当户主遇到特殊情况时报警
3功能简介
3.1通话功能
在没有门铃信号时，可视电话门铃上的电话机和普通电话机一样使用。有门铃信号时，可通过对讲按钮选择和来访者对或和外线通话。
3.2监视功能
有门铃信号时，系统自动启动监视器电源和摄像信号电源，进人监控状态，并延时30秒钟后自动复位。若30秒钟内有其他操作，则取消30秒计时，延长监控时间，直至人工复位。科技论文，AT89C2051。无门铃信号时，可通过监控按钮，选择监控状态与非监控状态。
3.3记录功能
若家中无人，可提前设置录音或录像功能。设置录音功能后，当有来访者按门铃时，系统的语音片自动发出“主人不在，请简短留言”的声音若干次，并自动录音90秒钟。若设置录像功能，则对所监视信息自动定时录像。
3.4控锁功能
可利用控制面板上的门锁按钮控制家门电锁的开闭。
4系统硬件电路的设计
4.1单片机的选用
AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS—51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器，ATMELAT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供高度灵活和成本低的解决办法。
4.2双音多频收发器
本系统使用的双音多频(DTMF)收发器是集成度高、功耗低、功能强的集成芯片——MT8880。MT8880是一个带有呼叫处理滤波器的单片DTMF收发器。信号的接收部分采用DTMF信号接收单片机MT8870的工业制造标准：发送部分采用开关电容进行D/A转换，信号失真小、精度高、定时准确。
4.3模拟开关
开关在电路中起接通信号或断开信号的作用。最常见的可控开关是继电器，当给驱动继电器的驱动电路加高电平或低电平时，继电器就吸合或释放，其触点接通或断开电路。CMOS模拟开关是一种可控开关，它不象继电器那样可以用在大电流、高电压场合，只适于处理幅度不超过其工作电压、电流较小的模拟或数字信号。
本系统采用CD4066Z作模拟开关。一个控制端控制一组开关，利用控制端的数位信号来决定输入端信号能否到达输出端的元件。CD4066开关信号两端均可作输入端或输出端。科技论文，AT89C2051。科技论文，AT89C2051。可以利用CD4066对四路信号进行切换测量。本系统中，单片机控制CD4066来切换音频信号和数字信号，使其在不同时隙发射，减免数字信号和音频信号之间的相互冲突和干扰。
每个封装内部有4个独立的模拟开关，每个模拟开关有输入、输出、控制三个端子，其中输入端和输出端可互换。当控制端加高电平时，开关导通；当控制端加低电平时开关截止。模拟开关导通时，导通电阻为几十欧姆；模拟开关截止时，呈现很高的阻抗，可以看成为开路。模拟开关可传输数字信号和模拟信号，可传输的模拟信号的上限频率为40MHz。科技论文，AT89C2051。各开关间的串扰很小，典型值为－50dB。
4.4无线收发机
无线图像传输即视频实时传输主要有两个概念，一是移动中传输，即移动通信，二是宽带传输，即宽带通信，因此，研制能够在高速移动过程中将频带很宽的高清晰度视频进行稳定传输的无线图像传输系统，就要解决二个主要问题：一是由多径传播引起的回波干扰；二是频率资源的使用率和渐趋饱和的问题。在过去的无线图像传输，主要是以单向的模拟电视广播业务为主，一套电视节目采用一个单独的频点，单频网可以提高频率资源的利用率，但是在不同地点用相同频率同频发射播出电视节目时，它们之间会有相互干扰，另外，由于接收或发射的一方处于移动状态，无论是发射或接收都会遇到强烈的多径干扰即回波干扰，因此，对回波干扰的处理方式可能从根本上影响一个无线高清晰度视频实时传输系统的性能，而MOBILEVIDEO2000无线数字高清晰度视频实时传输系统中的COFDM传输技术正是可以有效地利用回波而不是消极地排除回波引起的问题。因此，在城市环境里，MV2000特别适合解决当今摩天大厦林立的现代都市环境。
本系统利用两对该模块可以实现室外机向室内机方向的视频信号的无线传输和音频信号传输，以及室内机向室外机音频信号的传输。该模块采用了先进的微波无线电传输技术，可以高保真的无线传输视频信号和音频信号。
5系统信号处理
5.1门铃信号
由装于门口摄像头上的按钮开关提供，控制器接收到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则开启监视器电源和监视信号电源，使系统进人监控状态，同时启动定时器，开始计时，等待其他信号。若计时30秒后仍无其他信号，则关闭所开启的所有电源，使系统复位。
(2) 若系统处于收视或收听状态，则切断收视或收听信号电源，执行前面的处理。但30秒后复位时，仍恢复原来的收视或收听状态。科技论文，AT89C2051。
(3) 若系统处于和外线通话状态，则在进人与来访者对讲状态之前，为外线信号提供不掉线电源，使系统能在外线与来访者之间选择对话，并保持外线信号不断。科技论文，AT89C2051。
(4) 若系统有录音或录像设置(主人不在)，则为语音片提供电源，使其发声。然后启动录音或录像电源，开始计时录音或录像。计时90秒后，恢复原来的设置状态。
5.2耳机信号
由电话机耳机状态提供，分以下两种情况处理：
(1) 挂机状态若有对讲信号，则进人录音设置状态，等待设置操作：若有监控信号，则在监控和非监控状态之间转换：并有使自动监控状态复位的功能。
(2) 摘机状态若有对讲信号，则在外线与来访者之间转换对讲目标：若有监控信号，则转换监控状态：若有门铃信号，且无录音、录像设置，则进人自动监控状态。
5.3对讲信号
由控制面板上的对讲按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则进人录音设置状态，等待设置操作。
(2) 若系统处于非复位状态且挂机，该信号无效。
(3) 若系统处于摘机状态，则在外线与来访者之间转换对讲目标，但转换时须处理外线备用电源的开闭，保持外线信号不间断。
5.4监控信号
由控制面板上的监控按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于监控状态，则停止监控，恢复到监控前的状态。
(2) 若系统处于非监控状态，则进人监控状态。
5.5转换信号
由控制面板上的转换按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：
(1) 若系统处于复位状态，则进人录像设置，等待设置操作。
(2) 若系统处于监控状态，该信号无效。
(3) 若系统处于其他状态，除保持外线信号不间断外，还要使系统复位。
6软件程序设计
主要完成对各种信号的查询和处理，实现系统功能。另外增加了对按钮抖动的处理，和可能出现的误操作的判断，以及可能出现的故障处理。
单片机软件主要完成门铃呼叫信号、摘挂机、按键检测及相应控制信号的输出，完成来人呼叫后及主动监视30s定时等功能。
参考文献
[1]樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2005:56-62
[2]高怀文.移动通信集成电路手册[M].北京：人民邮电出版社，2000:46-52
[3]王港元.电子技能基础[M].成都：成都科技大学出版社，2001:21-24
[4]侯正信，杨喜.可视门铃实现[M].电子测量技术，2003:25-30
[5]陈粤初.单片机应用系统设计与实践[M].北京：北京航空学院出版社，2001:66-73
[6](美)拉帕波特.无线通信原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2006:32-38
[7]AT89C2051单片机资料. From：http：//www.mcufan.com
[8]多功能电子门铃的设计与实现.From：http://www.chinaecd.net
|
