基于單片機(jī)的單元樓門(mén)鈴及對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李美娜

渤海大學(xué)工學(xué)院

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基于單片機(jī)的單元樓門(mén)鈴及對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李美娜

渤海大學(xué)工學(xué)院

門(mén)鈴對(duì)講為人們的生活帶來(lái)了很多方便，作為一種新型的設(shè)備，門(mén)鈴對(duì)講具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，在小區(qū)中門(mén)鈴對(duì)講機(jī)的存在已經(jīng)是一種必不可少的設(shè)置。本文主要圍繞著基于單片機(jī)進(jìn)行介紹，介紹了門(mén)鈴對(duì)講的基本原理，門(mén)鈴的電路分析，對(duì)系統(tǒng)中的硬件與軟件方面分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)門(mén)鈴對(duì)講雙方可以進(jìn)行語(yǔ)言通話(huà)。

單片機(jī) 門(mén)鈴對(duì)講 語(yǔ)言通話(huà)

1　引言

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，由于單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)顯著，所以使用范圍十分廣泛，主要應(yīng)用的行業(yè)有工業(yè)控制方面，自動(dòng)化儀表方面。對(duì)講的門(mén)鈴作為現(xiàn)代科技技術(shù)的一種新的發(fā)明，在人們的日常生活中有著很大的作用，門(mén)鈴對(duì)講機(jī)為人們的生活帶來(lái)了很大的便捷，通過(guò)門(mén)鈴對(duì)講，房?jī)?nèi)的人可以很容易地與房外的人進(jìn)行溝通交流，但是關(guān)于門(mén)鈴對(duì)講機(jī)產(chǎn)品有的公司生產(chǎn)的比較復(fù)雜，而且使用的成本也比較高，所以本論文就針對(duì)這種現(xiàn)象提出了基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的門(mén)鈴對(duì)講機(jī)。

2　門(mén)鈴對(duì)講原理

圖1　門(mén)鈴電路圖

門(mén)鈴對(duì)講中各個(gè)功能的具體實(shí)現(xiàn)主要是單片機(jī)進(jìn)行控制的，除了單片機(jī)之外，還包括了開(kāi)鎖模塊、信號(hào)的中斷器以及進(jìn)行雙方通話(huà)所用的控制端以及主機(jī)鍵盤(pán)等。門(mén)鈴對(duì)講所面向的對(duì)象來(lái)自三個(gè)方面，彼此之間可以進(jìn)行溝通，當(dāng)單元中有人出現(xiàn)并且觸動(dòng)按鈴后，用戶(hù)的服務(wù)機(jī)組上就會(huì)將觸發(fā)的信號(hào)接收，而用戶(hù)機(jī)在對(duì)來(lái)者所按下門(mén)鈴接收的信號(hào)后就對(duì)門(mén)鈴觸發(fā)警報(bào)響應(yīng)，這時(shí)就會(huì)聽(tīng)到類(lèi)似電話(huà)的鈴聲。根據(jù)不同的情況門(mén)鈴可以進(jìn)行自適應(yīng)，比如當(dāng)屋內(nèi)沒(méi)有人在的時(shí)候，屋外有人按下了門(mén)鈴，在系統(tǒng)設(shè)置好的響鈴時(shí)間以?xún)?nèi)，會(huì)發(fā)出警報(bào)的聲音，當(dāng)響鈴的時(shí)間超過(guò)了系統(tǒng)設(shè)置的時(shí)間，門(mén)鈴系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止響鈴響應(yīng)而直接掛斷。當(dāng)住戶(hù)在家時(shí)，可通過(guò)話(huà)筒進(jìn)行與來(lái)訪(fǎng)者進(jìn)行溝通交流，如果住戶(hù)同意來(lái)訪(fǎng)者進(jìn)來(lái)，那么就會(huì)告訴他相應(yīng)的設(shè)置密碼或者其他解鎖方法，當(dāng)來(lái)訪(fǎng)者按照住戶(hù)的指令輸入相應(yīng)的信息后，系統(tǒng)就會(huì)判斷輸入的信息和系統(tǒng)設(shè)置的信息是否保持一致而解鎖，房門(mén)就會(huì)接收到電子系統(tǒng)中生成的電控動(dòng)作信號(hào)，解鎖后單元的門(mén)就會(huì)被打開(kāi)。對(duì)講門(mén)鈴的電路圖如圖1所示。對(duì)講門(mén)鈴的原理架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　對(duì)講門(mén)鈴的原理架構(gòu)圖

3　系統(tǒng)功能及各部件特點(diǎn)描述

本文設(shè)計(jì)的門(mén)鈴對(duì)講機(jī)包括的模塊有視頻分配器，用戶(hù)分機(jī)，信號(hào)中斷器以及主機(jī)等等，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視，住戶(hù)和來(lái)訪(fǎng)者的語(yǔ)音通話(huà)，警報(bào)的功能等。

3.1管理中心

管理中心模塊提供了小區(qū)的管理設(shè)備，管理中心相當(dāng)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的管理員模塊，管理員擁有最高的權(quán)限。這些設(shè)備所提供的功能主要有幾點(diǎn)：1）隨時(shí)對(duì)用戶(hù)的分機(jī)進(jìn)行呼叫。2）進(jìn)行免提。3）記錄發(fā)出警報(bào)的詳細(xì)清單。4）對(duì)分機(jī)號(hào)碼進(jìn)行識(shí)別。5）對(duì)編碼的方式進(jìn)行控制。

3.2主機(jī)功能

內(nèi)置的設(shè)備會(huì)被安放在單元的門(mén)前，該設(shè)備所具有的功能是對(duì)信息可以進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對(duì)數(shù)據(jù)編碼方式進(jìn)行確認(rèn)，對(duì)系統(tǒng)中輸入的密碼、文字以及語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息的輸入、輸出進(jìn)行與之對(duì)應(yīng)的處理。管理中心、主機(jī)、分機(jī)、設(shè)備這幾個(gè)之間的交流的實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行完成。主機(jī)的主要作用是對(duì)數(shù)據(jù)的編碼進(jìn)行管理，再經(jīng)過(guò)設(shè)置處理之后，主機(jī)就會(huì)分配分機(jī)的數(shù)目，從而接著會(huì)分配分機(jī)的密碼，從而保證了控制的可行性，也充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的合理性。

3.3用戶(hù)分機(jī)

分機(jī)是供用戶(hù)使用的，所以分機(jī)主要放置在用戶(hù)的屋內(nèi)，通過(guò)分機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶(hù)和安置在樓下的門(mén)口以及管理中心幾者之間的對(duì)講溝通。用戶(hù)分機(jī)主要擁有的權(quán)限是：1）監(jiān)視自己家里門(mén)口的情況，從而對(duì)來(lái)訪(fǎng)者進(jìn)行初步的分析，最終判斷是否開(kāi)門(mén)；2）通過(guò)遙控的手段進(jìn)行開(kāi)鎖；3）可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行重新設(shè)置，可以設(shè)置定時(shí)的時(shí)間。

4　硬件電路分析

4.1分機(jī)編碼電路

在分機(jī)的編碼電路中選用的是總線(xiàn)制的方式，所以需要對(duì)所有的用戶(hù)機(jī)進(jìn)行編碼處理，總線(xiàn)上的信號(hào)的接受者具體是對(duì)應(yīng)著哪個(gè)用戶(hù)，這個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)分機(jī)離不開(kāi)，實(shí)現(xiàn)的手段是用戶(hù)的分機(jī)按照編碼的具體情況，從而進(jìn)行確定。本文選擇的單片機(jī)型號(hào)是AT89C51，其中這種型號(hào)的單片機(jī)的I/O口線(xiàn)至少有32條，設(shè)計(jì)中一個(gè)碼位分別對(duì)應(yīng)著一個(gè)口線(xiàn)，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的分機(jī)代表9位的分機(jī)編碼分別是P00，然后P10至P17，這里需要強(qiáng)調(diào)的是P17代表的是第一位，而P00代表的是第9位，根據(jù)計(jì)算可以知道每個(gè)主機(jī)可以對(duì)應(yīng)的分機(jī)數(shù)目是28也就是等于512，經(jīng)過(guò)不斷累積的經(jīng)驗(yàn)可以知道通常情況下的同一個(gè)樓道所安排的住戶(hù)至多是20家，而高層的樓房中的至多是320家，所以對(duì)于分機(jī)數(shù)量是512而言，可以說(shuō)是綽綽有余了，分機(jī)編碼調(diào)試時(shí)選取的是8421編碼。

圖3　按鍵流程圖

4.2按鍵電路

用戶(hù)的分機(jī)通常情況下設(shè)置了三個(gè)按鍵，分別是開(kāi)鎖鍵、監(jiān)視鍵以及呼叫鍵。開(kāi)鎖鍵的主要功能是住戶(hù)擁有是否打開(kāi)樓道口門(mén)上的鎖，監(jiān)視鍵的主要功能是用戶(hù)對(duì)樓道發(fā)生的情況進(jìn)行監(jiān)視，呼叫鍵的功能是為了方便住戶(hù)和管理中心兩者之間的溝通。這三個(gè)按鍵分別對(duì)應(yīng)著3個(gè)I/O。本系統(tǒng)中的開(kāi)鎖鍵對(duì)應(yīng)著P23，呼叫鍵對(duì)應(yīng)著P24，監(jiān)視鍵對(duì)應(yīng)著P25。其中分機(jī)所監(jiān)視的總線(xiàn)主要是總線(xiàn)的報(bào)警信號(hào)以及通話(huà)忙碌的情況。按鍵流程圖如圖3所示。

5　元件選擇

5.1定時(shí)器選擇

本文中的定時(shí)器所選擇的型號(hào)是NE555。本文中門(mén)鈴發(fā)出警報(bào)時(shí)運(yùn)用了555定時(shí)器的相關(guān)技術(shù)，通過(guò)555定時(shí)器可以實(shí)現(xiàn)門(mén)鈴報(bào)警部分中設(shè)置的時(shí)間為多久時(shí)才會(huì)發(fā)出警報(bào)。

5.2單片機(jī)

本文所選擇的單片機(jī)型號(hào)是AT89C51，其性能參數(shù)如表1所示。

表1　AT89C51性能參數(shù)

6　軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

本文中的軟件設(shè)計(jì)部分的實(shí)現(xiàn)包括了摘掛機(jī)，呼叫的信號(hào)，其中系統(tǒng)中可以設(shè)置門(mén)鈴發(fā)出報(bào)警聲音的時(shí)間，并且時(shí)間是30秒，當(dāng)住戶(hù)不在家的時(shí)候，來(lái)訪(fǎng)者按下門(mén)鈴，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，當(dāng)時(shí)間超過(guò)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停止警報(bào)。

7　結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的進(jìn)步，門(mén)鈴對(duì)講機(jī)在樓居環(huán)境下或不可缺。所以本文針對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中經(jīng)常出現(xiàn)的這種現(xiàn)象提出了有關(guān)門(mén)鈴對(duì)講的設(shè)計(jì)。不久的將來(lái)類(lèi)似對(duì)講門(mén)鈴中的所用到的單片機(jī)將會(huì)取得更大的進(jìn)步，并且會(huì)有更大的市場(chǎng)，從而為人們提供更好方便的生活。

［1］ 張召?gòu)?qiáng).基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電子世界，2012，（12）

［2］ 景宏磊.嵌入式圖像處理與接口設(shè)計(jì)研究［J］.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（10）

［3］ 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2001

［4］ 孟利民，張明珊.無(wú)線(xiàn)可視對(duì)講門(mén)鈴系統(tǒng)中語(yǔ)音通信的設(shè)計(jì)與實(shí)［J］.浙江工業(yè)學(xué)學(xué)報(bào).2005（ 01）