楼宇对讲系统设计毕业论文.doc

目录引言.21课题描述 1.1课题简介.2 1.2基本结构.3 1.3发展概要.62可视对讲系统设计2.1芯片的选择.82.2放大器的选择.93硬件电路设计3.1的设计.103.2择及原理图.11 3.3音频系统.12 3.4视频系统.16 3.5数据的传送和接收系统.174软件系统设计 4.1电源的控制.20 4.2数据的传送.205结束语.22参考文献.24楼宇对讲系统设计摘要：楼宇对讲是一种用于高层住宅、公寓大厦内外，户间信息传递，防盗门控制和在紧急情况下住户向楼宇值班室报警的设备。来访者可通过楼下单元门前的主机方便地呼叫住户并与其对话，而且在没有带钥匙的情况下呼叫物业管理人员，协助开启门锁，而住户在户内也可以控制单元门的启闭，住户可以操作室内分机进行呼叫物业管理人员，门口主机这也可以随时接收住户报警信号传给值班主机通知小区保卫人员，系统不仅增强了高层住宅安全保卫工作，而且大大方便了住户，减少许多不必要的上下楼麻烦，沟通更方便快捷安全可靠。关键词：门禁控制；无线传输；视频；音频1课题描述1.1课题简介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。1.2基本结构楼宇对讲系统主要由主机、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，它的电路板采用减振安装，并进行防潮处理，抗振防潮能力极强，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，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内个用户的电话联系，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，一般安装在用户家里的门口处，主要方便住户与来访者对讲交谈。UPS电源它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电源就处于给系统供电的状态。楼宇对讲系统，厂家一般不用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！电控锁它的内部结构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。 闭门器它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。1.3发展概要在对讲行业刚刚进入中国时期，受国家经济、国民对安防意识薄弱等因素的影响，楼宇对讲迟迟发展不起来，产品也停留在了非可视对讲阶段。直到90年代末，黑白非可视对讲才开始受到广大用户的青睐，逐渐进入对讲市场。随着经济的发展及国民生活水平的逐渐提高，人们对生活品质有了较高的追求，这就使得彩色可视对讲产品迎来了发展的春天。如今，楼宇对讲不断朝着集成化、智能化、信息化方向发展。发展阶段国内对讲市场迎来发展的第一个时期，是在1995-1997年。最先出现楼宇对讲厂商的是广东、福建等地区，如深圳的视得安、广州的安居宝、福建振威等。这些厂商致力于专业的楼宇对讲产品生产中，厂商规模不断扩大，产品技术亦日益成熟，并开始意识到房地产商的重要性，开始与房地产商并合作逐渐获得发展。在90年代末，楼宇对讲行业进入第二个高速发展时期，大型社区联网及综合性智能楼宇对讲设备开始涌现，福建立林、珠海进帧、太川公司等也相继推出各自的产品。在进入2000年之后，各省会城市楼宇对讲产品的需求量发展迅速，许多企业看到了对讲行业的发展前景，纷纷加入，因此相应的生产厂家也不断快速地增加，全国各地开始出现一批又一批新的制造厂商。2004年平安城市项目的推出再一次给楼宇对讲行业带来了商机，全国可视对讲用户超过200万户，对讲混装用户达到600万户，从地域上分布，2000年以前主要分布在广东及北京、上海等发达城市，2000年以后开始大量进入各省会城市，现有向周边中小城市扩展的势头。从需求市场来看，该产品已进入需求量平台区。聚合拓展空间当前，半数字方式的联网方式已经比较普遍，即TCP/IP组网到单元门口机，单元门口机到住户门口机及室内机仍采用传统总线方式。据了解，其原因在于TCP/IP联网在布线、组网、信号传输、系统可扩展性、功能可扩展性、系统易维护性、联网抗干扰性、多通道通讯能力等等方面都具有明显的优势。与传统的总线制模拟对讲相比，突出感受到IP数字对讲具有如下特点：传输距离不受地域限制，扩展升级极方便；传输的音视频、控制等信号效果远远优于传统总线方式；可实现家庭报警、家电控制、远程监控、社区服务等多种功能集成；安装调试方便，缩短了工程周期，节省了工程开支。集成化应用对讲系统一般包括有：中心管理机、围墙机、单元门口机、二次确认门口机、室内分机等，通过专用网络组网。可视对讲基本功能包括双向呼叫、可视通话、门口机监视、遥控开锁等功能，随着开发力度的增强和用户对附加功能的需求，对讲系统还衍生出图像抓拍存储功能、留影留言功能、通话录音录像功能、户户通功能、梯控功能等。并且能与门禁系统集成，实现门禁系统通过IP网络的透明传输。信息化深入众所周知，楼宇对讲的技术历经了功能单一的“4n型”单元对讲、可互联组网的“总线制”楼宇对讲、基于局域网的多功能可视对讲以及乘载英特网的数字可视对讲等四个发展阶段，纵观这一历程不难发现，楼宇对讲的行业变迁与信息时代的网络环境密切相关。而放眼环境，我国的智能小区建设虽起步较晚，后劲却很足，发展呈日新月异之势，尤其是随着互联网逐渐普及，很多小区逐步实现宽带接入，信息化建设迅速弥漫各小区并延伸至每家每户，这就使得小区的管理机制愈发智能，之前的分散式管理逐渐被集中化替代，而在此过程中，楼宇对讲也不再仅仅担当“传声筒”这一小角色，而是寻求与其他系统的集成与聚合，又或者它本身就变成一个集成平台，吸纳“配套性”功能，寻找更大的拓展空间。智能化发展近几年来，随着网络环境日趋成熟，信息化建设也早已脱离“概念化”时代，人们通过网络把世界各点联系起来的诉求愈发强烈，表现在居所住宅层面，即为“智能社区”的兴起与深入。所谓智能社区，即人们以住宅为平台，利用有线和无线网络通信技术，包括综合布线系统、安全防范系统、背景音乐广播系统和楼宇自控系统等将居住生活有关的设施进行集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。而智能社区的兴起，使得楼宇对讲在市场上直线上升，从语音对讲到可视对讲，从黑白可视对讲到彩色可视对讲，从彩色可视对讲到智能控制终端，楼宇对讲产品可谓经历了一系列“质的飞跃”。也正是这一时代背景，成为了孕育阿门人居对话机（PDH）的“温床”。我们刚刚提到，智能社区通过运用现代网络通信技术、1计算机技术、自动控制技术和IC卡技术等通过有效的传输与链接，建立成一个集安防系统、信息服务系统、物业管理系统和集成管理系统于一体的综合业务管理中心，从而为小区居民营造一个安全、舒适、便利和温馨的生活环境，而为了使这一信息化管理完美进行，集楼宇对讲与智能控制双重功能于一身的PDH（pepoLEDialoqueHome）似乎正合其意。随着人们对生活环境的安全性、高效性和舒适性有着越来越高的要求，建筑不再仅仅行使其基本功能，而逐渐成为人们资产的度量衡，乃至金融界的灵魂主宰。如果把水电工程比作建筑之血液，那么“智能化”毫无疑问就赋予了建筑以灵魂，让它变得更有活力、思考力和执行力，总之，智能化建筑不仅是人类的需求所至，更是时代的使命所达。国内发展趋势1、楼宇对讲系统正形成为一个相对独立的产业部门楼宇对讲系统在国内的发展虽然时间不长，但由于其市场前景看好，时至今日，生产厂商已猛增至250家左右。楼宇对讲与电视监控、防盗报警、门禁管理、智能停车场等共同组成了安防产业。由于社会的进步，人类生活模式和思维模式的改变，加之，随着经济的发展，社会阶层的分化加剧，社会治安情况不容乐观，所有这些对安防产业的发展都具有极大的推进作用。2、销售量增加，竞价行业严重，利润率降低楼宇对讲行业的某公司，在年初价格大幅度下降。竞价行为虽然可增加整体的销售量，但利润降低幅度也很大。部分厂商意识到竞价行业将带来毫无生存空间的严重后果，故致力于提升产品品质，增加对售后服务的投入，加快产品开发的进度，楼宇对讲市场区隔渐次成形。楼宇对讲系统在欧美国家、香港、台湾等地区已采用近20年，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。至今，在大陆外国品牌近10个，国内楼宇对讲企业发展迅速，国内楼宇对讲系统的市场占有率达80%左右2可视对讲系统设计2.1讲系统总体设计可视对讲系统的设计主要分为两个部分：硬件电路的设计和软件电路的设计。可视对讲系统的工作原理为：当按下房号键时会间接触发主机端的铃声芯片，铃声芯片发出铃声信号经音频功率放大器的处理送至喇叭，于是主机端听见铃声。同时主机端的铃声信号经呼叫线送至分机端，在经过电容、二极管的整流滤波后触发分机端控制芯片，从而使分机的铃声芯片受到触发，同样经音频功率放大器的处理送至喇叭，从而分机端听见铃声，与此同时分机端的控制芯片还通过控制继电器来给分机端的显示屏供电，主机端摄像头摄像的视频信号经视频线传递给分机显示屏达到可视的目的；主机和分机的送话和受话都是经过一系列三极管的处理送到喇叭；当开锁键按下的时候，三极管饱和导通从而使继电器吸合，给电容充电为电控锁提供足够大的开锁电流；当监视键按下时会触发分机端的控制芯片，相应的引脚产生高电平从而使继电器吸合为分机显示屏供电，并且通过视频线把主机的视频信号传递到分机显示屏，当关闭监视键按下时控制芯片的相应引脚输出低电平，从而把分机显示屏的电源断开，从而达到关闭监视的目的；主芯片以及其外围电路控制监视的时间。可视对讲系统的总体设计框图如下图：呼叫线路 主机分机语音线路视频线路开锁线路2.2芯片的选择方案一：选择AT89S52单片机作为控制芯。T89S52是低功耗，高性能，采用CMOS工艺的8位单片机。其片内具有8KB的可在线编程的Flash存储器。该单片机采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术，与工业标准型AT89S52单片机的握住系统和引脚完全兼容；片内的Flash存储器可在线重新编程，或使用通用的非易失性存储器编程器；通用的8位CPU与在线可编程Flash集成在一块芯片上，从而使AT89S52功能更加完善，应用更加灵活；具有较高的性能价格比，使其在嵌入式控制系统中有着广泛的应用前景。但是对于此次毕业设计的可视对讲系统的课题来说，控制部分比较少，控制要求单一，控制芯片只是起到相当于开关的作用，选择AT89S52会浪费资源。方案二：选择可编程逻辑器件PALCE16V8作为控制芯片。PALCE16V8是一种先进的PAL制式设备建成低功耗，高速，电可擦除CMOS技术。它的功能与兼容所有20引脚的GAL设备。PALCE16V8将直接取代PAL16R8和PAL10H8系列设备，允许用户实现复杂的逻辑功能，方便，高效，多组合逻辑电平。该PALCE16V8是一种普遍的PAL制式设备，它有八个独立配置的宏单元。更重要的是这种可编程逻辑器件引脚数目较少，编程下载方便。因此可视对讲系统选择的控制芯片为可编程逻辑器件PALCE16V8。2.3音频功率播放器的选择本次毕业设计的可视对讲系统的各种铃声信号、语音信号均需要音频功率放大器的处理。方案一：采用LM1875芯片。LM1875采用先进的电子电路设计技术和工艺，因此它甚至能在高输出时候，低失真。其他出众的产品特性有：高增益（HighGain），高转换速率和宽的功率宽带，范围宽的输出电压，高电流能力和适应范围宽的电源电压。LM1875采用TO-220封装结构，形如一只中功率管，体积小巧，外围电路简单，且输出功率较大。该集成电路内部设有过载过热及感性负载反向电势安全工作保护。尽管LM1875的产品特性较好但是考虑到成本问题，对于可视对讲系统来说不宜采用昂贵的LM1875芯片作为音频功率放大器。方案二：采用LM386芯片。LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20，在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，使得LM386特别适用于电池供电的场合，并且LM386常见，价格合适。总上所述选择LM386作为本次毕业设计的音频功放器件。3硬件设计此次设计的楼宇对讲系统主要是由硬件电路和软件电路两部分组成。硬件电路所用的器件包括三极管、电阻、电容、继电器、LM386放大器、铃声芯片、摄像头、显示屏等，硬件电路设计部分包括电源电路的设计，呼叫电路的设计，铃声产生电路的设计，受话电路的设计，送话电路的设计，开锁电路的设计，监视电路的设计，夜光灯电路的设计等几个部分。3.1电路电源的设计楼宇对讲系统中所用到的电源有12V电源和5V电源两种，其中需要12V电源供电的器件很多，包括三极管、继电器、铃声芯片、LM386放大器等，需要5V电源供电的器件比较少,可编程逻辑器件PALCE16V8等需要5V电源供电。一般电子设备所需的直流稳压电源都是由电网中的50HZ/220V交流电转化而来，线性直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如图所示为直流稳压电源框图。 变压电路有升压和降压两种作用，电源电路中的变压电路一般是降压电路。电源降压电路可以通过降压变压器或电容来实现，通常采用电源降压变压器来进行交流市电降压。电源变压电路主要作用是将交流电压降低到所需的电压值，另外还可以进行市电隔离保证用电的安全性。变压电路的分类：普通变压器、在初级线圈中带抽头的变压器、在次级线圈中带抽头的变压器、次级线圈中中心抽头接地的变压器、两组独立次级线圈的变压器、两组次级线圈独立接地的变压器等等。变压电路只需要通过变压器就可以把220V/50HZ的交流电降压成低电压的交流电，此次毕业设计其变压电路如图所示。 整流电路可以分为单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。单相桥式整流电路可以分为单相桥式半控整流电路和单相桥式全控整流电路，它们所连接的负载性质不同就会有不同的特点。单相半控整流电路的线路简单、调整方便，但是其输出电压及负载电流脉动大，且整流变压器二次绕组中存在直流分量,使铁心磁化，变压器不能被充分利用等缺点，致使其性能较差，因此实际中很少采用。而单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高等优点，因此多采用单相桥式全控整流电路。滤波电路通过电容等器件就可以实现，电路组成相对比较简单，整流滤波电路如图所示。稳压电路可以通过集成稳压芯片来实现稳压，从而输出所需的直流电压。32电源电路的选择及原理图 方案一：稳压部分采用LM7812芯片输出12V电源。 稳压集成电路芯片LM7812有三条引脚，分别是输入端、接地端和输出端。用LM7812三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。但是由于此次设计的楼宇对讲系统所用到的三极管、铃声芯片、放大器等均需要12V供电，而LM7812在输出12V电源的同时，带负载能力较弱，提供的电流能力有限，因此在此次设计中不采用此种方案。 方案二：采用LM2596T-ADJ芯片以及外围电路来输出12V电源。 LM2596系列开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，还有一个输出可调版本，添加少量的外部元件就可以使用该电压调节器。该器件内部集成有频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在4%的范围内，振荡频率误差在15%的范围内；可以用仅80A的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）。 综上所述方案二具有可实施性，能够输出满足设计所需要的驱动电流，因此选择方案二。 开关型稳压电源因具有功耗小、效率高、稳压范围宽等优点，近年来得到了广泛的应用。开关型稳压电源的工作模式是：交流电经整流后变成脉动直流，再经振荡器将脉动直流变成脉冲电压，最后由脉冲整流电路产生稳压的直流电压输出，开关型稳压电源有许多优点，主要表现在一下几个方面： 1. 效率高。开关型稳压电源的调整管工作在开关状态，因此功耗小，效率可以大大提高。2. 重量轻。开关电源省去了笨重的工频变压器。3. 稳压范围宽。 4. 保护功能全。在开关电源稳压电路中，具有过压、过流和短路等多种保护电路。 5. 功耗小，机内温升低。 6. 滤波电容容量小。 此次毕业设计的电源电路采用开关电源稳压电路，如下图所示的源电路 12V电源的电路的工作原理：1. 稳压电路：市电220伏交流送入变压器输入端，RT1为热敏电阻，F1为1A保险管，RV1为压敏电阻，C1，C2，C3为高频抗干扰电容，L1为抗干扰电感。变压器变压后输出端输出交流18伏，经VD1-4桥式整流，C7，C4高低频滤波后送入稳压IC2596第1脚，H1为指示灯，R1为限流电阻，直流12V电压由IC2596的2脚输出，R3，R2，VR1为取样电阻，调节VR1 的阻值即改变IC2596的4脚反馈电压的高低，从而调节IC2596的2脚输出电压的高低，VD5为续流二极管，L2为储能电感，C5，C6为滤波电容。2充放电电路：接通市电后，DZ1处于反向击穿状态，经R6分压，R7限流后使VT2处于饱和状态，继电器吸合，12V电压经继电器、F3、R5 为蓄电池充电。市电断电瞬间，在C5，C6作用下，DZ1仍处于击穿状态，VT2饱和导通，继电器吸合，蓄电池经VD6、R5、F3、继电器继续为负载供电。3.3音频系统声音通过麦克风输入经过一系列的处理再由扬声器输出，对声音的处理主要有放大、消侧音，差分放大是比较好的选择。首先将信号放大，用示波器检测使其幅值在0.5V1V之间，再将信号取反然后在通过减法器将信号输出，差分放大能很好的抑制共模信号使声音输出没有杂音。 运放的特点及其类别： 1通用型 这类运放无特殊要求，常在普通电路中使用，价格也很低廉，比如A741、LM324等。 2微偏流(高阻)型 这类运放的输入阻抗极高，常以场效应管作为输入级，其输入偏流低到pA(10-12pA)级，比如AD549、OPAl28等。 3低功耗型 这类运放自身功耗极低，常以电池供电，其静态耗电有的仅为20A，比如OP90G、LP324等。 4高精度型 这类运放的失调电压及温漂极小，具有很高的稳定性。对频率特性要求不高，主要用于电子仪器中，比如OP07、OP177等。 5低噪声型 这类运放的特点是噪声电压密度极低，已低至085nV1kHz主要用于高级音响的前置级，比如AD829、LT1028就属这类运放6高速型 这类运放主要用在高频高带宽的电子设备中，通常采用电流负反馈方式，它的转换速率很高，可达2000Vs以上。比如LM318、EL2030C、AD8001A就属这一类运放。 7电流型 这类运放输出电流大，常用在音频功放及电机驱动电路中，比如TDA2007、LMl875、OPA541等。就OPA541来说，它输出的最大电流可达10A，输出功率达125W。 除此以外还有高压型、程控型、跨导型等等，在此不一一介绍。 无论哪种运放都有两个输入端，即同相输入端V+，反相输入端V-，一个输出端Uo。它的基本特性：当从同相端输入信号时，其输出与输入端信号同相位，即同相放大；当从反相端输入信号时，其输出与输入端信号相位相反，即反相放大。当从同相输入端和反相输入端同时注入不同信号时，输出端输出的信号是它们的代数和，即差动放大。当同相输入端和反相输入端同时输入同一信号时，输出端无信号，这是因为正、反相放大器放大后的信号由于相位相反，刚好抵消。 在本设计中采用LM324芯片，LM324是四运放放大器集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装外形。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运算放大器相互独立。LM324运算放大器电路具有电源电压范围、静态功率小、可单电源使用、价格低廉等特点。每一组运算放大器可用图10的符号来表示，它有5个引脚。其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入中，Vi-为反向输入端，表示运算放大器输出端“Vo”的信号与该输入端的相位相反；Vi+为同向输入端，表示运算放大器输出端Vo的下号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-5 3-5图 还要用到LM386芯片，LM386是为抵押应用设计的音频功率放大器、集成电路适用与调幅、调频、无线电放大器、便携式磁带重放设备、内部通信电路、电视音频系统、线性音频系统、线性驱动器、超声波驱动器和功率变换电路。它有8个引脚，6脚接电源正极，4脚接地，3脚输入，4脚输出，本设计采用的电路图如图3-6 3-6图数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF（104）的电容到地，这可以防止芯片自激，对芯片的供电的稳定也有帮助，电容C23就是这个作用.。电容C24起滤波作用，它的作用是使输送到喇叭的波形更加稳定，这个电容的大小一般都是有规定值的，电容C22、C25主要起隔直通交的作用，这两个电容都比较大，也有阻高频通低频的作用。音频电路分两个部分:发送和接收，这两部分通过双绞线网线连接。 在发送部分，语音信号（低频）通过麦克风输入然后再用放大器放大一定的倍数，一般采用两级放大，经过两级放大后将信号取反就有两个信号了，一正一负，这两个信号分别接到双绞线的两个引脚。3.4视频系统视频电路和音频电路的原理是一样的，摄像头采集信号用差分放大去掉干扰再用显示器输出，在这里就不做过多的介绍了。如下图1和图2。 图1 图23.5数据的传送和接收系统两个单片机之间的通信称为点对点通信，利用单片机串口行口可实现双两个单片机之间的串行异步通信。如果两个8051应用系统相距很近，将她们的串行口直接相连即可实现双机通信。如果想增加通信距离，可利用RS-232（15m）或则RS-422（1200m）标准总线接口进行双机通信，同时为了减少通道及电源干扰，可以在通信线路上采取光电隔离的方法，本设计主要是在实验室设计，为了方便我采用RS-485中的MAX485芯片进行双机通信，也不必采用光电隔离的方法来减少干扰。 MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS485芯片。采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 A，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS485电平的功能。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100的电阻。可以串行口取电，可以驱动max232与max485实现通信。没加负载时电压有5.16V，加负载后降制3V左右。 由于RS485总线为电压差动信号传送数据，当总线短路时，差动信号为零，MAX487不会产生串行数据的收发，这样就不会影响中继器另一端的正常通信，从而达到了隔离故障的目的。当终端设备上电启动时，单片机各引脚输出高电平，若直接驱动MAX487的话，MAX487将向总线上发送一串无用的数据0，将会影响正在总线上传送的数据，故采用一个三极管将驱动电平取反，这样便解决了设备正常启动对整个系统影响的问题 MAX485引脚图 数据传输电路RO和DI端与单片机的RXD和TXD相连，/RE和DE端与单片机的一个被取反后的引脚相连，B连接双绞线网线的一个引脚。本来A和B要分别连接网线的两个引脚，但由于网线引脚不够用，所以稍加处理只用一个接就可以。 数据接收电路图和数据传送电路图的原理和接法是一样的，在这里就不作详细介绍了。 RS485 总线作为一种简易、廉价的通信技术, 其收发器采用平衡驱动和差分接收, 具有抑制共模干扰的能力。RS485 接收器灵敏度可达200mV , 因而大大提高了通信距离。在100 kbs 速率下电缆长度可达1 200 m , 如果通信距离缩短, 最大速率更可达10M b s。RS485 总线上允许带多个驱动器和接收器,最新的收发器可带128 个节点, 用于构建多点通信网络。由于RS485 总线具有设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的特点, 故在工程中得到了广泛应用。总的硬件设计已经详细的介绍完了，这个时候我们可以先不管软件，把电路板做出来，很多人都习惯性的做PCB板，因为这样快而且方便。4软件系统本电路采用的是8951单片机，用到串行口和PO、P1几个端口，运用的引脚比较少实现的功能也比较简单，主要是电源控制和数据传送。采用C语言编程，其主程序如下开 始按 键 呼 叫呼 叫 结 束等 待 应答等 待 时间 已 过无有 应 答进 行 通 话按 键 结 束通 话 结 束 表3.2 定时时间与开关状态总控制器程序太过繁长，在这里就不再列出了，如有需要，再另外奉上。 4.1电源控制单片机总机必须接电源，而音频、视频、蜂鸣器、叮咚音等系统只在工作时才接电源，不工作的时候就不接电源。其工作原理是这样的：按下呼叫键蜂鸣器响，各个电路系统通电开始工作，数据传送过去等待回应，若在规定时间内没有回应通话自动结束，若有回应通完话后按下结束键蜂鸣器响通话结束。在前面的硬件系统中已经介绍了，是通过单片机引脚电平变化来控制的。其主程序如下：sbit call=P01; sbit over = P04; if(!call) P1=0x00; Else if(!over)P1=0xff;4.2数据的传送RS-485串行接口标准：数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B。通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2V6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。在发送板块按键后等待回应再进行通话，其主程序如下： void main(void) SysInitial(); while(1) /DOG = !DOG; key_do(); cmd_do(); TimeOut(); /超时自动结束 接受板块接到数据后单片机开始工作，其主程序如下： void main(void) SysInitial(); while(1) / DOG = !DOG; / minikey_do(); key_do(); Cmd1Do(); TimeOut(); / alarm_out(); / keywait_out(); / sendly_out(); 把程序编好后存入到单片机内，整个电路板就可以正常工作了。5结束语毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的可视对讲系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。 参考文献1 马少华.建筑安全防范监控系统及应用.20092 秦兆海，周鑫华主编.智能楼宇安全防范系统.北京市：清华大学出版社；3 王用伦.智能楼宇技术.北京市：人民邮电出版社；20084 计算机网络技术在视频监控联网中的应用 .装备中国5 系统录集成信息化楼宇对讲将迎春天.集成壹号网6 楼宇对讲系统的缺陷.门禁方案网7 周洪.智能大厦控制系统.北京市：中国电力出版社，2007致谢三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！