基于单片机的可视对讲门禁系统通信设计

　　本文设计了一种楼宇无线可视对讲电路，该电路以单片机为控制器核心，再连接外围电路，通过无线数字传输电路来传输视频信号，可以达到 50～200 m的无线传输距离。该设计优点是在单张拍摄的基础上，获得图像的连续显示，它真正意义上实现了图像信号的无线数字传输。

　　1 整体设计方案

　　系统结构主要由3部分组成：上位机系统、下位机系统和通信系统。这三部分共同完成了主控制器与分控制器的信息交换，达到楼宇监控的目的。主控制器和分控制器通过无线数字传输模块SRWF进行数据和命令的传输。该通信模型属于一对多的通信模式，其整体方框图如图1所示。 

　　主控制器的主控芯片为AT89C51，通过键盘获得访问的房间号码，确认后，单片机会控制打开视频采集芯片和缓冲芯片进行工作，并在设定的通信波特率的情况下，通过串口通信，由单片机把数据送给数字传输电路，数字传输电路再通过无线信道把数据发送出去。从控制器的主控芯片也使用AT89C51，通过数字传输电路接收主控器的控制信息和数据信息，对接收到的数据进行分类，若是主机发送过来的通信地址信号，从控制器会读取振铃音存储电路里的数据，从而发出振铃音。接下来开始接收视频信号，并通过LCD显示电路显示出来，用户可通过按键控制电路决定是否与主控器进行进一步通话。

　　2 硬件电路设计

　　2.1 主控制器的电路设计

　　主控制器电路由单片机AT89C51、键盘扫描电路、驱动及数码显示电路、看门狗电路、无线数传电路等几部分组成。主控制器系统的硬件电路原理图如图2所示。

　　其工作流程如下：先通过键盘扫描电路扫描用户的按键信息，以便获得从机的通信地址，并将按键信息通过4个LED显示出来，以便用户清楚获知自己要访问的从机地址。用户可以通过键盘上的增值、减值、重输，确认修改其输入值。当用户按下确认键的时候，主机存贮此时的从机地址，并开启视频芯片采样视频信号，同时把从机地址通过无线数字传输芯片SRWF发送出去。收到从机的应答信号和准备就绪信号后，主机在设定的波特率下开始发送数据。每发1帧数据就等待从机的应答信号，同时对每帧数据都发送校验帧，以确保数据传输的准确无误。

　　2.1.1 键盘扫描电路

　　键盘扫描部分采用4×4键盘，通过P1口设置扫描电平，先置P1口的低4位中某一位为零，然后读取P1口高4位的电平。P1口的低一位置零即给列线置低，若在P1口的高4位监测到某位为零，则通过行列的位置即可知道按键的部位，在按键过程中存在抖动问题，解决方法有硬件编码键盘和软件编码方式，鉴于成本考虑和AT89C51的高性能考虑本设计采用软件编码方式实现扫描，键盘扫描电路如图2所示。 

　　2.1.2 LED显示电路

　　LED显示电路采用动态显示方式显示，由74LS248 BCD译码芯片和74LS138译码器组成。采用74LS248的目的是为了节省I/O口资源，以便控制更多的外围芯片。LED的段选数据由通过 74LS248译码过来的段选码决定，位选数据由74LS138译码产生。工作的时候首先把按键的值转换为BCD码，再送入P0口的第4位，但是对P0口时整体复制会破坏位选口的数据。此时需进行P0口数据的修正，通过或逻辑运算把位选数据也送入P0口的第4位和第5位，再把修正好的数据送给P0口，此时既有段选数据又有位选数据。要使显示的数据不闪，则需要利用人眼的视觉暂留性，将每个数据显示之间的时间延时控制在10 ms以内，这样显示的数字才不闪。LED显示电路如图2所示。

　　2.1.3 视频获取及数传电路

　　视频获取电路由CAMERA 0V 7620芯片和IDT7205组成，采用该组合方法是因为视频获取的数据量都比较大，但单片机的工作频率比较低。如果直接搭配则二者不能正常接收。因此，增加缓冲芯片IDT7205，这样通过单片机控制其工作来达到数据量和单片机的匹配，只有单片机允许接收时才使能IDT7205。如果单片机监测到视频芯片的VSYN上跳后，就会在P0.7口输出1，从而开始控制IDT7205从视频芯片获取数据。SRWF模块在使用之前要进行无线信道、接口类型、接口速率、接口参数等的设定，在设置完成后便可以进行数据传输，当模块收到单片机发来的第1个数据后自动进行无线网络连接及数据同步等工作，因此第1个数据将在 5个字节时间延迟后从接收方串口输出，如图2所示。

　　2.2 分控制器的电路设计

　　分控制器也采用AT89C51单片机作为微处理器，分控制器系统的外围接口电路由晶振、LCD图像显示电路、按键开锁电路、看门狗电路、通信接口电路、存储器等组成。分控制器系统的硬件电路原理图如图3所示。 

　　它的工作过程是：初始化其接收波特率，并一直处于信息监测状态，当收到地址帧时，就与本身的地址相对比，若不同，则丢弃此帧数据继续检测。若相同，则读取 AT24C02芯片存储的乐曲编码，通过P2.1口来控制喇叭发出乐曲音，从而告诉用户，有访客请求进入楼宇。当用户按下键盘上的接听键时，单片机会把从无线数字传输模块接收过来的数据送P0口进行液晶显示。房主看到液晶上的图像时，若认识访客，则按键开锁;若不认识访客，则按挂机键，结束视频通话。视频显示电路的主要工作芯片为TFT6448B。TFT6448B自带数据锁存器，不需要扩展锁存芯片，在选中TFT6448B后，通过往TFT6448B的相应行、列、控制、数据寄存器中写入数据，即可实现单片机AT89C51对TFT6448B的控制显示。