本科毕业设计-智能小区可视对讲系统.doc

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

1.绪 论 1
1.1 研究的目的和意义 1
1.2 对讲系统的发展过程及现状 2
1.3 对讲系统发展历程 2
1.4 本文的主要内容 3
2.智能小区可视对讲系统 3
2.1 智能小区可视对讲系统的工作原理 3
2.2 智能小区可视对讲系统的特点和功能 4
2.2.1 主要功能 4
2.2.2 主要特点 5
2.3 系统的工作方式 6
2.4 智能小区可视对讲系统的结构的功能及其应用 6
2.4.1 智能小区可视对讲系统的结构的功能 6
2.4.2 可视对讲系统的应用 7
2.5 楼宇对讲的分类 8
2.5.1 套装系统 8
2.5.2 直按式系统 8
2.5.3 一线通系统 8
2.5.4 数码系统(两线) 8
2.5.5 数码系统（四线） 8
3.智能小区可视对讲系统的总体设计 9
3.1 设计的指导思想 9
3.2 系统的基本组成 9
3.3 系统的工作原理 11
3.4 系统的方案的论证 11
3.4.1 控制系统选型 12
3.4.2 无线系统与有线系统选择 12
3.5 系统方案设计 12
3.5.1基于模拟音视频可视对讲系统的设计 14
3.5.2基于TCP/IP的数字型可视对讲系统的设计 16
3.6 系统的主要功能 18
4.系统的软件设计 20
4.1 楼门控制单元软件设计 20
4.2 楼门口机单元软件设计 22
4.3 安保室内机单元软件设计 24
4.4 本章小结 27

The general staff (1 employees in addition to vice president, director, manager, deputy manager and special positions outside the contract period) to resign, to give 10 days notice, the project manager or department manager, administrative personnel department or relevant responsible person for the relevant visa after departure procedures; in addition to general staff personnel outside the contract period of turnover must submit the resignation report, a month ahead of schedule, the administrative personnel department, general manager of visa before separation procedures; probation employees shall pay in advance 5 resignation report, the project manager or department manager and administrative personnel department visa before departure; positive after special reasons did not sign a contract with reference to general employees Through the staff
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1.绪 论
1.1 研究的目的和意义
国民经济的迅速发展，科学技术的不断进步，人民生活水平有了明显的提高。城市居民在解决了温饱之后，越来越关注住房条件和环境。近几年来，城市住宅的建筑，正朝着统一有序，智能化和网络化的方向发展。一个符合广大城市居民要求的舒适、便利、节能、安全的住宅环境，即智能化住宅小区，已经呈现在我们面前。
城市住宅小区，不但要有建筑物的外在美学和舒适、合理、漂亮的居室，还要有体现现代文明的室内建筑电气设施，以满足现代人生活的需要。为此，我国于1997年制定了《小康住宅电气设计(标准)导则》。导则以居住安全、环境舒适、通讯方便、服务周到为宗旨，有效保证居民生命财产的安全。
楼宇可视对讲系统主要应用于楼宇内住户与外来访客之间提供双向通话，同时通过门口安装的摄像机为住户显示外来访客的图像，为住户是否让来访客人进入 做出判断。由于住户遥控防盗门的开关及向保安管理中心进行紧急报警是一种安全防范系统，能阻止不法分子非法进入，达到防盗的目的。因为这种系统采用的是密 码开锁或刷卡锁，使住户能方便地利用自己家的密码或卡片开锁，保证了密码开锁或刷卡锁的保密性能与唯一性(密码能按住户的要求随时改变——从而保证了密码 不被他人发现)。
这种智能楼宇可视对讲系统还集成了家庭安全防范系统，当有一个探测器发出报警信号时，它通过智能楼宇可视对讲系统传 输线路传递到管理中心，同时发出报警信号——声光信号，并在管理中心的主机上显示几号楼、几号单元、几号住户出现安全事故。因管理中心的主机与电脑联网， 所以实现了与安防中心联网的功能。由此，安防监控中心可及时掌握和控制所管辖区域内的安全状况。
随着社会的发展，人类的进步，安全、 舒适和先进的居住环境已成为现代化住宅小区(或智能化住宅小区)的基础，而智能楼宇可视对讲系统是营造这一基础的一个重要组成部分，这个系统将楼宇的入 口、住户及小区物业管理部门三方面的通讯集成在同一网络中，组成防止住宅受非法侵入的重要防线，有效地保护了住户的人身安全和财产安全。
1.2 对讲系统的发展过程及现状
对讲系统从上世纪80年代兴起于日本和欧美，在欧美国家、香港、台湾等地区己采用近20年，国外的可视对讲产品主要有韩国、日本、台湾品牌自1992
年起，国外楼宇对讲系统生产制造商陆续到中国开拓市场，楼宇对讲产品进入国内市场最先是从单户机型开始的。早期的楼宇对讲产品功能比较单一，主要是单户型与单元型楼宇对讲产品，只是简单的实现访客系统的基本功能。自2000年来，有实力的厂家集中开发联网型楼宇可视对讲，楼宇智能系统集成度越来越高，首先实现了多门口机多管理机系统，接着集成了安防报警、小区服务及信息发布等功能，另外一些厂家还集成了三表远抄、监控及巡更等系统，产品的稳定性在进一步提高。对讲系统的数字化、网络化、信息化、智能化是楼宇监控今后发展的方向，MOTOROLA公司2003年年底在中国国际高新技术成果交易会上推出了数字化可视对讲，该系统不但具有对讲、监视等功能，还有多媒体帮助、访客留影、信息发布、广告服务等先进功能。
目前采用的可视系统是通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头，云台等)直接观看被监视场所的情况，把被监视场所的图像内容、声音内容传送到监控中心，用长时间录像机将图像记录在录像带上，为突发事件的及时响应和日后处理提供了方便条件和重要依据。虽然闭路电视监控系统在银行、商场等公共场所应用广泛，但在居住小区及楼宇公共安全防范系统中的应用却相对缓慢，一个重要的原因就是闭路电视监控系统所需的多画面分割器、长时间录像机等设备价格昂贵。
随着小区可视对讲系统的成本进一步降低、市场继续扩大、新技术的不断引入，该产品功能将出现多元化。如门口机引入图像识别技术、指纹识别技术使系统更人性化:采用音、视频数字化技术、ARM嵌入式技术可使系统直接接入宽带网:采用蓝牙技术可以实现免布线的无线楼宇对讲系统等。目前，规模较大的厂家在销售、工程安装、服务方面的成本居高不下，随着产品标准化进程，工程安装、服务的社会化，产品成本会逐步降低。总之，楼宇对讲产品的发展已经到了新的阶段，但还有很多方面还不很成熟，未来的楼宇对讲产品将向新的高度发展。
1.3 对讲系统发展历程
小区智能化建设在我国虽然起步较晚，但发展日新月异。随着Internet 互联网的普及，很多小区都已实现了宽带接入，信息高速公路已铺设到小区并进入家庭。智能小区系统采用TCP/IP 技术的条件已经具备。智能小区系统的运行基础正由小区现场总线向Internet 转变，由分散式管理，到集中管理转变。从以下楼宇对讲系统发展阶段阐述可以看出：数字对讲是楼宇对讲的必然趋势。
1.第一代楼宇对讲——单一对讲（4 n 型）
2.第二代楼宇对讲——单一可视对讲（总线型）
3.第三代楼宇对讲——多功能的可视对讲（局域网型）
4.第四代楼宇对讲——自由自在的可视对讲（英特网型）
1.4 本文的主要内容
自接受毕业设计任务安排以来，首先按照工程可行性研究报告编制的有关要求，进行设计项目相关技术资料的收集，主要考虑到衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来取得最大的功效。所以要有一定的安全性、经济适用性、标准性、集成性和可扩展性，并最大限度的满足用户提出的功能需求。
通过对现有新型智能小区可视对讲机的系统优缺点分析，拟设计新型对讲系统的软件组织结构、系统功能。小区可视对讲系统在向综合安全防范系统发展，它功能包括访客可视对讲、住宅门窗安防、紧急呼叫、异常自动报警、出入口管理和信息服务等，要实现这些功能关键是控制网络的技术特性既不局限于单个用户的安防控制，又不脱离当前我国城市居民居住条件和经济水平。为住宅小区建设一套先进、严密、适用、美观、性能稳定的弱电系统。
2.智能小区可视对讲系统
2.1 智能小区可视对讲系统的工作原理
智能楼宇可视对讲系统的工作过程如下:来访者在门口机上按下住户房号，此时相应的住户分机振铃提醒住户，住户可以摘机与来访者通话，也可以通过住户分机上的显示器观察来访者，经确认后，住户可以按开锁键开启楼门上的电控锁使其进入。来访者与住户的通话是公开的，管理人员可以在一旁监听。
当住户遇到紧急情况需要援助时，可以按求救键，呼叫管理中心，管理机在振铃提示的同时显示求助者的楼层与房号，管理人员摘机后还可以与之通话。反之，管理机也可以呼叫楼宇内的任一住户分机。住户进入时，可以使用钥匙或者密码开启电控锁。如果楼门上装有门禁系统也可以刷卡开启电控锁。如图2-1所示：

图2-1可视对讲系统原理图

2.2 智能小区可视对讲系统的特点和功能
2.2.1 主要功能
1.对讲可视功能：来访客人可在单元门口主机上拨号呼叫住户分机，住户室内分机振铃，屏幕上同时显示来访者的图像。住户提起话机即可与来访者通话，以此来辨别来访者的身份。
2.自动关门功能：住户与来访客人通话后，住户允许来访者进入时，可按分机上的开锁键给单元门遥控开锁，来访者进入大门后，防盗门在闭门器的拉动下自动关门。
3.自动防盗功能：:单元门口的防盗门平时处于关闭状态，非本单元人员无法进入单元楼道内，从而有效防止一些闲杂人员进入单元楼道，更有效防止小偷进入楼道内。
4.密码开锁功能：住户回家时，可用钥匙开锁，也可在门口主机输入开锁密码开锁，能实现一户一码制，并且住户可随时更改开锁密码。
5.紧急救护功能：如果住户有人生病需紧急求护，可按分机上的紧急按钮向管理中心报警求助，紧急按钮也可安装在老人床边或卧室内，方便紧急情况时报警求助，管理中心接到求救信息后，可立即与医疗救护单位联系，及时救护病人。
6.住户与管理中心双向通话功能：住户在需要物业中心帮助时，如设备维修等情况可以按求助按钮向管理中心求助；管理中心有情况需通知住户，如催交水电费、物业维修费或发布通告时，也可拨号呼叫住户，从而实现住户与中心的双向对讲功能。
7.可扩展的功能：多路报警，每户室内分机可接门磁、红外探头、烟感探头、煤气探测器、玻璃破碎探测器等多种探头共可接五个防区可分不同防区进行布防、撤防以及自动抄住户三表。通过户内报警分机可自行设置设防延时时间，撤防延时时间，布防、撤防方法简便，且具有很高保密性，住户操作方便。住户布防后，当有人非法闯入时，门磁场就会自动报警到管理中心机，当煤气泄露达到一定浓度时，煤气探测器也会自动报警到管理中心，管理中心机可显示报警住户的单元号、房间号，并可区分出不同的报警类型，以便及时有效采取相应的处警措施
2.2.2 主要特点
1.来访者通过小区单元门口主机拨叫被访者的室内分机。
2.住户可通过室内分机看到来访者的影像。
3.门口机配有红外线发光二极管，保证即使在夜间影像也一样清晰。
4.门口机能自动逆光补偿，保证来访者即使身处明亮背景摄下的图象也一样清晰。
5.分机免挂机功能，分机没挂好不影响呼叫。
6.振铃音由单片机产生，悦耳动听。
7.实时短路自动保护，电锁自动保护，蓄电池欠压保护。
8.守候时主机进入低功耗状态。
9.停电后可延迟供电48 小时。
10.遥控开锁可靠。
11.采用可靠的一户一码制，密码开锁。
12.来访者可以通过门口主机同管理中心通话。
13.户户对讲，小区内的住户可以通过中心及门口主机，以实户与户之间的通话(户户对讲型)。
14.门口机可与管理机通话，各门口机可以呼叫管理机并通话，管理机可遥控开锁。
15.紧急广播，在紧急情况下，小区管理中心可以通过中心管理机向小区内各个住户紧急报警通话。
16.在各个次出入口设置副管理机,以实现小区完整的内部通信系统.
17.管理中心机可带248 个门口机和6 个副管理机。
2.3 系统的工作方式
楼门平时总处于闭锁状态，避免非本楼人员在未经允许的情况下进入楼内，本楼内的住户可以用钥匙自由的出入大楼。当有客人来访时，客人需在楼门外的对讲主机键盘上按出欲访住户的房间号，呼叫欲访住户的对讲分机。被访住户的主人通过对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话，通过来访者的声音或图像确认来访者的身份。确认可以允许来访者进入后，住户的主人利用对讲分机上的开锁按键，控制大楼入口门上的电控门锁打开，来访客人方可进入楼内。来访客人进入楼后，楼门自动闭锁。住宅小区物业管理的安全保卫部门通过小区安全对讲管理主机，可以对小区内各住宅楼安全对讲系统的工作情况进行监视。如有住宅楼入口门被非法打开、安全对讲主机或线路出现故障，小区安全对讲管理主机会发出报警信号、显示出报警的内容及地点。小区物业管理部门与住户或住户与住户之间可以用该系统相互进行通话。如物业部门通知住户交各种费用、住户通知物业管理部门对住宅设施进行维修、住户在紧急情况下向小区的管理人员或邻里报警求救等。
2.4 智能小区可视对讲系统的结构的功能及其应用
2.4.1 智能小区可视对讲系统的结构的功能
系统主要由主机、分机、UPS 电源、电控锁和闭门器等组成。根据类型可分为直按式、数码式、数码式户户通、直按式可视对讲、数码式可视对讲、数码式户户通可视对讲等。
主机是楼宇对讲系统的控制核心部分，每一户分机的传输信号以及电锁控制信号等都通过主机的控制，它的电路板采用减震安装，并进行防潮处理，抗震防潮能力极强，并带有夜间照明装置，外形美观、大方。
分机是一种对讲话机，一般都是与主机进行对讲，但现在的户户通楼宇对讲系统则与主机配合成一套内部电话系统，可以完成系统两个用户的电话联系，使用更加方便，它分为可视分机，非可视分机。具有电锁控制功能和监视功能，一般安装在家里的门口处，主要方便用户与来访者对讲交谈。
UPS电源的功能主要是保持楼宇对讲系统不掉电。正常情况下，处于充电的状态。当停电的时候，UPS电源就处于一种给系统供电的状态。现在楼宇对讲系统，厂家一般不采用UPS电池，主要是可视系统耗电太大，一般的小容量UPS电池保证不了使用时间。
电控锁主要由电磁机构组成，用户只要按下分机上的电锁键就能使用电磁线圈通电，从而使电磁机构带动连杆动作，就能控制大门的打开。
闭门器是一种特殊的自动闭门连杆机构。它具有调节器，可以调节加速度和作用力度，使用方便、灵活
2.4.2 可视对讲系统的应用
对讲/可视对讲是住宅小区住户与来访者的音像通讯联络系统。它是住宅小区住户的第一道非法入侵的安全防线。
通过这套系统的设置，住户可在家中，用对讲/可视对讲分机，可以通过设在单元楼门口的对讲/可视对讲门口主机，与来访者通话并能通过分机屏幕上的影像，辨认来访者。当来访者被确认后，住户主人利用分机上的门锁控制键，打开单元楼门口主机上的电控门锁，允许来访者进入；否则，一切非本单元楼的人员及陌生来访者，均不能进入。这样确保了住户的方便和安全。
据有关资料介绍，对讲/可视对讲系统的应用，在技术发达的一些国家，也不过二十几年历史。在我国，对讲系统的应用，也只有十多年历史；可视对讲系统的应用，也刚刚有四、五年，而这项新技术的应用，还只是在我国某些大城市的一些楼宇和住宅内的有所采用。
世界各地最先应用的是对讲系统。随着电子技术、通讯技术、影像处理技术、数字技术和传输技术的发展，可视对讲系统在对讲系统的基础上发展起来。一些国家制造厂商的具有各自特征的产品，逐步推向国际市场。早期的对讲系统和可视系统是分开设置，线路是分设的，设备是各自独立的，均采用模拟传输方式。这个时期的“可视对讲”系统，准确地讲，应是可视系统。
随着通讯技术的发展，光纤/同轴混合网有线电视的采用和发展，共用电视天线系统在城市很少应用。目前的对讲/可视对讲系统已发展成独立的、与住户电视无关的可视对讲系统。这个系统可分为成模拟系统和数字系统两大类。模拟系统多用于多层住宅楼，而数字系统适合住宅小区联网及高层住宅楼。

2.5 楼宇对讲的分类
2.5.1 套装系统
系统总体介绍：本系统采用单片机控制技术性能稳定、功能强大、可扩展性强。音频通话采用半双工模式，仅用一根RVV4 芯线即可工作，接线简单，便于施工。有多种款式选择适合不同用户。
2.5.2 直按式系统
系统总体介绍：本系统采用一户一按键方式，主机与分机采用独立4 线连接，无需解码器，户与户之间完全隔离保护，人性化设计用户自定义房号可写房号也可写用户姓名。面板可根据户数灵活变化。停电时，系统可由电源内的备用电池继续工作。
适合用户：14 户以下单元楼 别墅、小区、工厂。
2.5.3 一线通系统
系统总体介绍：本系统采用行业最先进的有线电视高频传输技术输。整个系统对音频、视频 、控制数据、电源 通过栽波，用一跟射频线传输，具有传送距离远、超强抗干扰能力。由于系统只有一跟射频线因此接线方式超简单，一般传输2 公里内不用加任何设备，能和监控系统公享一根线，同时一跟先可传40 路图像。
适合那些用户：小区、居民楼、公共场所、写字楼
2.5.4 数码系统(两线)
系统总体介绍：本系统采用单片机控制技术，功能强大，多种键盘编码方式支持多种户行，振铃和通话时间可调，接线方便可靠，故障自动检测隔离，大大降低维护成本。
适合那些用户：小区、居民楼、公共场所、写字楼
2.5.5 数码系统（四线）
系统概述：本系统采用微电脑芯片技术开发设计而成，性能稳定。采用四总线布线方式，安装简便快捷。采用高亮度数码显示。采用全双工对讲模式，声音大且清晰。具有呼叫对讲、密码开锁等功能，可扩展刷卡功能。按键有夜光补偿。（这个应该属于功能，已经将其归入下一个项目）。
适合那些用户：适用于最高不超过16 层房号不超过16 户的所有单元楼 小区花园等。
3.智能小区可视对讲系统的总体设计
3.1 设计的指导思想
(1）通过小区楼宇对讲联网系统．来访者进入小区后．需在住户单元门13机上按选住户编码，由住户通过分机按动开门键让来访者进入。
（2）通过对讲联网系统，使住户与住户、住户与小区管理部门建立一条内部通讯的通道。
（3）考虑到在整个小区的建设过程中．可能是边建设边入住。房型结构也会有适当的调整．因此，访客系统网络应具备单体能独立运行、系统能通过模块叠加方式进行扩展、跃层房型可并接分机，使系统具有非常强的适应能力。
（4）系统的可靠性．可扩充性和系统可维护性是本系统能否真正实用的关键所在。系统的可靠性包括系统设备的可靠性，信号传输的可靠性，抗人为故障的能力。系统可扩充性包括系统能否逐步扩充用户数量。系统主机容量。传输距离，系统编码能力，内部通信的通话通道数量。系统可维护性是指当系统出现故障时。在最短的时间内找出故障部位，并在不影响整个系统正常使用的情况下更换设备，尽可能不影响其他用户的使用。并确保在发生设备故障、线路故障时不会影响整个系统的运行。
（5）合理的性能价格比,以及系统网络能与小区综合布线融为一体从而减少重复布线和施工成本。
3.2 系统的基本组成
智能楼宇可视对讲系统主要由门口机、住户分机、管理机三部分以及一些附件组成。该系统采用CAN总线进行互联组网，网络采用分布式结构，可以根据住户的数量对系统的容量进行扩充，系统的基本架构如图3-1所示。该系统可以使住户与访客之间的沟通变成住户、管理中心与访客三者之间的沟通

图3-1系统的基本结构

可视对讲系统各部分的主要作用如下:
管理机:可以与楼内任一住户分机通话，也可以与门口机通话，可以进行全局广播或局部广播，发布各种服务信息等。当住户分机自带防区功能时，管理机还可以显示楼内任一住户家庭的警情。
门口机:摄录访客的图像和声音，并通过相应的信号线分配传输至住户分机或管理机。
住户分机:可以显示门口机传送来的声音和图像，进行远程控制开锁等。此外，住户分机还可以与管理中心直接联系，如紧急求救等。
附件如中继器的作用是将传输的音频和视频信号放大，减少信号的衰减和失真。隔离保护器的作用是当住户分机发生故障时，隔离保护器会自动将该住户分机与系统隔离，保证系统正常运行。、
3.3 系统的工作原理
智能楼宇可视对讲系统的工作过程如下:来访者在门口机上按下住户房号，此时相应的住户分机振铃提醒住户，住户可以摘机与来访者通话，也可以通过住户分机上的显示器观察来访者，经确认后，住户可以按开锁键开启楼门上的电控锁使其进入。来访者与住户的通话是公开的，管理人员可以在一旁监听。当住户遇到紧急情况需要援助时，可以按求救键，呼叫管理中心，管理机在振铃提示的同时显示求助者的楼层与房号，管理人员摘机后还可以与之通话。反之，管理机也可以呼叫楼宇内的任一住户分机。住户进入时，可以使用钥匙或者密码开启电控锁。如果楼门上装有门禁系统也可以刷卡开启电控锁。
3.4 系统的方案的论证
基于一对一楼宇对讲系统应具备呼叫功能、通话功能、视频监控功能和自动开锁功能。图3-0为一对一楼宇对讲系统基本结构，当来访者通过室外机呼叫时，屋内主人可以与其通话并能通过视频监控看到来访者图像，若主人同意来访者进来的话，通过室内机向室外机发出开锁信号。本设计以此图为基础，接下来将详细介绍系统工作原理以及单元电路的设计。

室内机

室外机

通话功能
开锁
视频监控
呼叫

图3-0 一对一楼宇对讲系统基本结构
3.4.1 控制系统选型
目前广泛使用的单片机有8位，16位和32位。考虑到楼宇对讲系统所使用的单片机要求不高，将单片机的型号局限在8位单片机中以降低成本。
经过比较和筛选，决定采用AT89C2051单片机。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，ATMEL AT89C2051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。综合考虑比较符合设计楼宇对讲系统的要求。
3.4.2 无线系统与有线系统选择
有线系统就是系统所需要的所有零部件都是用看的见的电线进行连接的，这种方式比较浪费，而且在连接时的工作量比较大，但其工作性能比较可靠、稳定，适合应用于中小型电路。
无线系统就是诶有了看的见的电线的连接，主要靠的是无线的发射和接收装置进行信号的传输。这种设计安装和拆卸都很简单，虽然在设计上比有线的复杂些，但是可以直接用无线收发机来解决问题，所以决定采用无线系统。
3.5 系统方案设计
该系统由两部分组成：室内机部分和室外机部分。
室内机结构图其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。室内机结构图如图3-1示：

图3-2 室内机结构框图
门口机结构图如图3-2示，其主要包括：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；键盘用于输人房间号；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

图3-3 室外机结构框图
3.5.1基于模拟音视频可视对讲系统的设计
项目合作单位现有模拟音视频对讲系统结构示意图如图3-4所示。采用传统同轴电缆RV V作为传输通道，传输不加任何调制过程的视频基带信号，只要视频信号的强度有一定保障，在同等显示终端会有更逼真和稳定的显示效果。从门口机摄像头输出的模拟视频信号，在传输过程中间根据传输距离适当增加视频放大器，而在室内分机中加入视频AGC控制芯片，以求得显示图像的稳定和逼真。该系统一般都是单向视频传输，在不加线缆的情况下难以实现双向可视功能。

图3-4模拟音视频可视对讲系统连接示意图
模拟音视频对讲系统同样采用声音基带信号传输，在确保传输途中的损耗的前提下，只要在声音终端中末级功放选择合适的反馈放大系数，就可保证较好的对讲效果。由于采用半双工的声音传输模式，工程中可采用一条电缆传输，节省系统连接线材，而且也避免了对讲可能出现的回声问题。
本系统水平总线采用RS485控制总线，垂直控制总线采用自定义的IO口控制总线。该系统的创新点就是垂直控制总线采用单条线缆分时传输数据，方法是通过单片机的2个普通IO口，其中一个负责接收信号、一个负责发送信号。其优点是通过对其传输波特率和传输电平的控制，降低波特率提高传输电平，就能更有效的增强传输距离和避免传输错误。
该系统结构简单、稳定性强;虽然在功能扩展方面仍有很大的不足，但是在一些功能要求不是很高的楼盘，仍有较大的市场空间。

3.5.2基于TCP/IP的数字型可视对讲系统的设计
现代小区中所采用的可视对讲系统，主要有室内分机、楼栋单元门口机、别墅门口机、小区保安亭管理机、中心管理机和中心管理计算机等。其设备连接示意图如图3-5所示。

图3-5可视对讲系统连接框图

在方案设计阶段，通过对可视对讲系统需求分析，得到系统开发说明。开发说明主要包含系统性能要求、技术重点和实现方法，如下表所示:

基于智能家居的数字可视对讲系统研究
内容
室内分机
楼栋单元门口机
中心管理机
目的
完成基本数字可视对讲系统开发，兼容模拟音视频对讲系统
性能
有效降低视频延迟和对讲回音
功能
监视，呼叫，应答对讲，户户通话，留影留言
联网方式
以太网//6芯电缆连接
技术重点
PCB设计，对讲回音消除，显示驱动
操作方式
电阻触摸屏
主控芯片
STCI2CSA32S2(8位)+S3C6410 (32位)
操作系统
WinCE6.0
电源
+15V
功耗
≤8W
≤9W
≤9W
材料成本
＜1500RMB
＜2500RMB
＜1800RMB
LCD尺寸
7寸//8寸/10.2寸/10.4寸
7寸//8寸/10.4寸//19寸
7寸//8/10.4寸
表

3.6 系统的主要功能
智能楼宇可视对讲系统可以实现以下具体功能:
(1)互联组网
系统采用标准总线结构，不同类型的住户分机和不同楼宇单元的管理机都可以通过总线互联组网。系统模块组合灵活，便于扩充，能满足住户不同需求。
(2)多路内部通讯
系统能使住户与管理中心、住户与住户之间相互呼叫和通话，亦可以实现门口机与住户分机之间的可视对讲功能，管理机还能同时接收楼宇内所有住户的报警求助。
(3)保安防盗
系统中保安防盗可以采用两种方式:一种是住户分机自身具有多路防区的报警功能;一种是专用的住户多路防区报警系统。它们都具有延时防区和24小时紧急防区，可以外接门窗监控、火警监控、瓦斯监控以及安全报警等报警设施，也可向管理中心的电脑报警。管理中心的电脑能记录报警的地点、房号等。
(4)远程控制开锁
一般在楼门处安装有摄像头，每个住户室内配置一个可视对讲住户分机。当来访者在门口机上按下住户房号时，门口机即把该房号的编码送入信号控制线，并开启声讯连接，被选中的住户分机与声讯线接通产生呼叫信号，门口机接收到住户分机发出的回铃响应，门口机与该选中的住户分机之间即可进行双向通话，同时住户分机上的显示屏开启，住户通过住户分机的屏幕，可以看来访者的图像，通过图像决定是否开门。管理中心的管理机也具有远程控制开锁功能。

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）

4.系统的软件设计
小区可视对讲系统的软件设计对于整个系统的稳定和可靠起着非常重要的作用。对于CAN总线，在软件编程中我们采用CAN2.OB协议，充分发挥了CAN总线的特点。在软件编程中，实行仲裁机制和信息校验来保证系统的可靠性，设置任务的优先级，将实时性任务设为最高优先级提高系统实时性，软件设计尽量模块化、标准化，便于将来
的维护和功能的增强。
软件开发中针对Winbond公司的W78E54BP微处理器，采用单片机C语言Windows环境开发，用的软件开发平台是KEIL公司的8051开发工具中的PK51专业开发套件，采u Vision2集成开发环境开发。
为了提高系统资源的利用率，在信息流部分划分为长信息和短信息，不同的信息类型采用不同处理机制，使系统保持快捷的反应能力。在整个软件设计中，做到充分发挥硬件的特性、控制流程简洁精确、反应灵敏、优先级控制得当是软件开发追求的效果。软件控制中充分发挥中断和定时的功能来使整个系统反应及时灵敏。
4.1 楼门控制单元软件设计
楼门控制单元控制主要实现门口机和其它模块间语音和视频模拟量通道控制和管理，以及CAN网络和485网络间信息输转、开关门控制以及对于存贮管理住户ID等功能。楼门控制单元流程图如图4.1所示:
楼门控制单元的控制优先级如表4.1所示:
优先级
中断源
中断控制事件
0
外部中断0
控制CAN中断事件
1
定时器/计数器0
串口收发定时控制，通道控制，ID设定控制
2
外部中断1
硬件复位控制
3
定时器/计数器1
串口波特率定时设置
4
串行口中断
串口接收、发送信息中断
5
定时器/计数器2
看门狗定时
为了使楼门控制单元运作的有效率并且认识连接的楼门单元门口机、室内机的ID码及连接数量，因此必须连续按着ID扫描键“LOW” 10秒钟之后LED灯转变为快速闪烁((0.25/0.25秒钟)即表示已经进入扫瞄及储存模式此时放松按钮SW1，即开始依序搜寻楼门单元门口机由00^-255并将搜寻回应的ID号存在E2PROM (93C46)最多128个，完成之后自动脱离扫瞄及储存模式恢复为正常待机模式。楼门控制单元ID处
理流程图如图4.1所示:
图4-1楼门控制单元控制流程图
在待机时除了等待CAN的中断外，定时由片选ID设定号码并储存于护E2PROM，并且监测CPU正常运转，并由RS-485依序检索己经储存的楼门单元门口机、室内机的ID码。
楼门控制器最主要的任务之一是作对讲及影像的信道控制管理，因此三个楼门单元门口机只允许其中一个门口机对室内机或是管理中心通话，同时提供另外一个通道专门给室内机对管理中心通话或室内机对室内机通话，每一个通道的通话时间最长为10分钟超过时间即强迫脱离。
图4-2楼门控制单元ID处理流程图
除了楼门单元门口机可以连接开门控制器在楼门控制器也增加一个连锁开门控制器，传送开门的命令来源有楼门单元门口机键盘、室内机、管理中心，当3个楼门单元门口机其中任何一个在通话中的楼门单元门口机皆会执行开门的命令或者由门口机键操作密码开门并且回传开门的命令含开门时间长度给楼门控制器，RXD/TXD一直保持接收模式，RXD当需要传送数据时除了由TXD外，于传送数据前必须将RS-485
切换TXD模式。
4.2 楼门口机单元软件设计
门口机区分为楼门口机以RS-485数据传输，及大门口机控制以CAN-Bus数据传输两种，楼门口机提供单独楼门或内层楼门使用，大门口机控制提供小区总大门或外层楼门使用，两者操作功能一样但是大门口机控制内存容量更大可记录所有住户的号码。楼门口机单元的控制优先级如表4.2所示:

表4-2楼门口机单元控制优先级表
优先级
中断源
中断控制事件
0
外部中断0
串口DE控制
1
定时器/计数器0

2
外部中断1
无
3
定时器/计数器1
串口波特率定时设置
4
串行口中断
串口接收、发送信息中断
5
定时器叶数器2
看门狗定时
楼门功能设定如下：
(1)键盘直接输入房号呼叫住户
(2)密码开门跟随房号
每一住户单独一组4位数之密码开门，可由住户自行修改。
(3)系统密码
经由系统密码即可进入记忆库进行:增加、删除、编辑、修改、浏览。
功能设定阶层如图4.3所示:
图4-3功能设定阶层图
4.3 安保室内机单元软件设计
安保室内机是整个小区可视对讲系统的控制管理的最重要部分，也是提供服务的最终对像，负责对住户门窗、火警、求救、信息服务、设防、来客访问、住户间语音对话、楼门监看以及声光自动报警等服务。还有与管理员通话、与上位机PC信息交互等服务。安保室内机的控制优先级如表4.3所示:
表4-3安保室内机的控制优先级表：
优先级
中断源
中断控制事件
0
外部中断0
无
1
定时器/计数器0
串口收发长短信息定时、内线呼叫定时按键
音效定时、门铃音效定时、状态指示灯定时、
设防延时、警报定时、呼叫等待定时、呼叫定
时、监看定时等
2
外部中断1
无
3
定时器/计数器1
串口波特率定时设置
4
串行口中断
串口接收、发送信息中断
5
定时器/计数器2
呼叫音效、按键音效定时
室内机帧测有大门回路侦测、窗户回路侦测、瓦斯及火灾、紧急求救回路侦测功能。控制功能有开门、讯息阅读、呼叫管理员、室内机呼叫、监看/免提、紧急求救、设防/撤防等。所有按钮必须作防弹跳处理，按钮操作为边缘触发形态其目的为防止使用者按住或按钮故障而造成动作不断重复执行。
安保室内机总体功能如图4.4所示:

图4.4安保室内机总体功能