基于单片机控制的楼宇对讲系统设计

摘 要 本文楼宇对讲系统为研究对象，设计了一种新型的简线制对讲系统。此系统以单片机为核心，通过采用专用解码器及合理主机分机电路设计，实现了楼宇对讲系统功能2线通讯完成，同时，较以前多线制与5总线制系统实现了主机、分机电路简化、成本降低、可靠性提高。 采用MSP430 系列单片机MSP430F149 为核心，外围配以存储器、电压比较器、键盘及LED 显示器，设计出一种可编程、高性能的楼宇对讲系统，可完成键盘处理、对讲、电控开锁等功能的控制，重点解决了应用中需要每户一个可修改的开锁密码的实际问题。 本文的楼宇对讲系统主机与分机通讯，采用了一种新的运行方式:数据线与语音线合用，主机通过与专用解码器通讯实现分机选通控制，然后通过主机检测电路对分机状态检测，实现通话、开锁控制。 关键词:楼宇对讲 MSP430 解码器 楼宇对讲系统概述 随着现代信息、网络、计算机、控制技术的飞速发展，智能化建筑和小区己逐步成为现实当然，我们在看到智能化建筑和小区蓬勃发展的同时，也应该看到，就目前而言，由于受到传输媒体、网络平台、技术水平以及家庭实际消费能力的制约，还无法实现真正意义上的智能化建筑和小区。虽然如此，经过多年发展，在智能化建筑和小区建设的某些领域，取得了长足的发展，许多楼宇智能系统在技术和产品上逐步走向成熟。 楼宇对讲系统主要应用于智能化住宅和大楼门岗管理。对讲系统有普通和可视对讲两种系统。在智能楼宇中，对讲系统是来防者与用户直接通话的一种快捷的通信方式。 对讲系统通常由门口主机、住户室内分机、不间断电源箱、电控锁组成。当有来访者时，通过门口主机按键选择住户分机，住户分机振铃，住户通过分机话筒可与来访者通话，如有需要，住户可按分机上开锁键，遥控打开楼底电控门锁，来访者进入。在对讲系统上安装摄像机，能实现可视对讲。可视对讲系统安装在入口，在当有客人来访时，按压室外按钮，室内可视分机的电视屏幕上即会显示出来访者和室外的情况。在摘下室内机即可与来访者通话:在无人呼叫时，按室内机的监控键，可主动监视外边。 楼宇对讲系统按门口主机楼号录入方式上分，可分为：编码式和直呼式。编码式指的是门口主机的输入键盘为编码方式，当选择住户分机时，通过编码键盘依次输入住户分机房号即可。一般用于大型多住户对讲系统中。直呼式指门口主机的输入键盘为直接代表各房号的按键，当选择住户分机时，只需按直接代表该分机房号的一个按键即可。一般用于低层(<8层)建筑一个门楼控制的对讲系统中。 各种楼宇对讲系统，其采用的技术解决方案的不同，最突出的反映在楼宇对讲系统主机与分机之间通讯控制信号线的使用情况，因此我们通常根据各种系统其采用的楼层布线方式区分各种系统使用的技术方案。传统楼宇对讲系统技术解决方案按布线线路方式分下列几种形式: 1 多线制系统 采用普通多芯线，门口主机输出到楼上分机的信号线由4十X根组成，这些信号线分别为：共用的上行送话线、下行送话线、开锁信号线、地线、各分机单独与主机连接的振铃选通线。该系统包括主机和分机两部分，主机电路主要由送话电路、受话电路、振铃发生电路组成，主机中没有主控制单元，系统挂机振铃、摘机通话功能完全依靠分机叉簧开关将分机送话、受话电路接入系统实现，分机的选通功能是通过一一对应连接主机上各房号选通开关的振铃选通线将振铃信号送给相应分机实现的，开锁功能是通过连接各分机的公共开锁信号线实现的。 该系 统 的 主要特点是没有任何控制单元，所有功能靠开关切换实现，因此结构简单、成本低.目前在国内使用最广泛，市场占有率最高。但是该系统缺点也非常明显，主要表现在下列方面： (1) 由于输出线过多，布线复杂、故障率高； (2) 由于各功能完全靠开关切换实现，系统保密性差，其他分机用户只需提起话筒就可听到系统中的通话； (3) 系统无法适应大型多用户环境的使用要求，因为这样会造成房号按键过多，接线过多的问题； (4) 无法升级为可视系统 2 五总线制系统 采用普通多芯线，门口主机与楼上各分机采用5根公共连接的总线组成，这些信号线分别为：上行数据通讯线、下行数据通讯线、语音通讯线、分机正负电源线。该系统采用典型的主从单机对多机双向串行数据通信方式，主机、分机电路均主要由单片机控制和通讯电路、语音通话电路组成。 该系统主机、分机之间通讯，由于采用单片机双向通讯实现，能实现主机分机各种状态信息交换，因此可较容易升级为可视对讲系统.同时，由于采用总线制，所以系统布线相对较少，接线简单，系统分机数量理论上不受限制，能够适应各种大型楼宇使用。该系统目前在国内属于较新的系统，由于成本较高，一般在一些较高档的楼宇和小区或多线制系统无法适应情况中使用。 3 基于有线电视网络的系统 采用有线电视网络的同轴电缆，实现主机、分机之间数据语音信号的传递。其主要在主机与分机上采用调制解调技术，利用同轴电缆极高的带宽，将各种数据信息、语音信息、图像信息发送出去及接收进来。该系统具有布线简单、通信距离远、技术先进的特点，但由于成本很高，在国内基本没有采用。 1.2本课题的目的和研究内容 作为智能化楼宇和小区系统中，起步最早，发展最快，最被住户所接受的楼宇对讲系统，由于其投资少，安全防护性能好，使用便利，符合住户需求，这几年取得了迅猛的发展，市场空间空前扩大，几乎成为了现代住宅的必备设施。 但是现有的传统楼宇对讲系统，由于各方面原因还存在许多不足及待改进的地方，如多线制系统虽然结构简单、成本低，但存在输出线过多、布线复杂、故障率高、无法适应大型多用户系统要求、无法升级为可视系统的缺点;而五总线制系统虽然针对多线制系统进行了较大改进，采用了总线制克服了多线制系统的大部分缺点，但仍然存在接线较多、分机设计制造复杂、系统成本增加较高、故障率较高的缺点。 针对上述情况，本系统设计采用单片机控制主机，完成键盘处理、对讲、电控开锁等功能，是一种可编程、性价比较高的非可视楼宇对讲系统。其主要研究内容是：怎样通过合理的方案设计、硬件设计和软件设计，在较低成本情况下，实现在一根通讯线上完成编码数据信号传递，振铃信号的发生，摘机挂机信号的传递，语音通讯的实现等功能，同时保证对可视系统的简单升级，整个电路的简洁可靠；系统的硬件设计研究;软件设计研究;系统的抗干扰问题等。