無線可視對講門禁系統(tǒng)中圖像通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言
現(xiàn)階段中小城市居民樓單元入口大多數(shù)是敞開著的，這方便了居民的進(jìn)出，也給居民的生活帶來了諸多的不便和不安定因素。例如：任何人都可隨意進(jìn)入居民樓道內(nèi)，在居民樓道內(nèi)隨處都能看到貼于墻上或樓梯臺階上的各類紙質(zhì)廣告，這既影響了樓道內(nèi)的衛(wèi)生，也影響了樓道的美觀。可視對講門禁系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)住戶對訪客圖像的識別和雙向通話的功能，正好解決了居民生活的諸多不便，已經(jīng)成為小區(qū)住宅中不可缺少的配套設(shè)施。目前的可視對講門禁系統(tǒng)大多是有線系統(tǒng)，雖然具有傳輸容量大，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但是有線系統(tǒng)也有其不可避免的缺點(diǎn)，其靈活性差，安裝成本高，施工難度大和維修困難。無線可視對講門禁系統(tǒng)能夠隨意安放，即裝即用，省去了布線、鑿洞的麻煩，也不會影響裝修環(huán)境與室內(nèi)美觀。人們在房間的任何位置都可以利用無線遙控自動(dòng)開鎖，避免了必須到指定位置開啟的不便。因此，研究無線可視對講門禁系統(tǒng)取代有線可視對講門禁系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的實(shí)踐意義和較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，可以解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題。
目前，國外對無線可視對講門禁系統(tǒng)的研究正在蓬勃發(fā)展中，其中典型的代表有摩托羅拉設(shè)計(jì)的最新款GB3188。該機(jī)以出眾的整體設(shè)計(jì)與優(yōu)異的性能價(jià)格比為眾多商家，特別是給物業(yè)管理、酒店服務(wù)業(yè)、建筑業(yè)以及制造業(yè)等行業(yè)的用戶帶來了高效簡便的通行管理解決方案，但不足之處是該系統(tǒng)沒有涉及到圖像的傳輸。國內(nèi)對無線可視對講門禁系統(tǒng)的研究主要朝著無線可視方向進(jìn)軍。北京工業(yè)大學(xué)崔振碩士設(shè)計(jì)的無線可視對講門禁系統(tǒng)，能在同一信道中兼容傳輸模擬信號和數(shù)字信號，節(jié)省了一套無線收發(fā)設(shè)備，降低了成本。但是，圖像信號和聲音信號采用模擬信號傳輸，只有呼叫信號、開鎖信號、報(bào)警信號采用數(shù)字信號傳輸，導(dǎo)致音質(zhì)和圖像質(zhì)量不佳，而且有干擾信號。浙江工業(yè)大學(xué)孟利民教授設(shè)計(jì)的無線可視對講門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了聲音信號的數(shù)字傳輸，但是圖像信號還是采用模擬信號傳輸，因此圖像質(zhì)量不佳。本文設(shè)計(jì)了一種樓宇無線可視對講電路，該電路以單片機(jī)為控制器核心，再連接外圍電路，通過無線數(shù)字傳輸電路來傳輸視頻信號，可以達(dá)到50～200 m的無線傳輸距離。該設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是在單張拍攝的基礎(chǔ)上，獲得圖像的連續(xù)顯示，它真正意義上實(shí)現(xiàn)了圖像信號的無線數(shù)字傳輸。

1 整體設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由3部分組成：上位機(jī)系統(tǒng)、下位機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。這三部分共同完成了主控制器與分控制器的信息交換，達(dá)到樓宇監(jiān)控的目的。主控制器和分控制器通過無線數(shù)字傳輸模塊SRWF進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的傳輸。該通信模型屬于一對多的通信模式，其整體方框圖如圖1所示。

主控制器的主控芯片為AT89C51，通過鍵盤獲得訪問的房間號碼，確認(rèn)后，單片機(jī)會控制打開視頻采集芯片和緩沖芯片進(jìn)行工作，并在設(shè)定的通信波特率的情況下，通過串口通信，由單片機(jī)把數(shù)據(jù)送給數(shù)字傳輸電路，數(shù)字傳輸電路再通過無線信道把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。從控制器的主控芯片也使用AT89C51，通過數(shù)字傳輸電路接收主控器的控制信息和數(shù)據(jù)信息，對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，若是主機(jī)發(fā)送過來的通信地址信號，從控制器會讀取振鈴音存儲電路里的數(shù)據(jù)，從而發(fā)出振鈴音。接下來開始接收視頻信號，并通過LCD顯示電路顯示出來，用戶可通過按鍵控制電路決定是否與主控器進(jìn)行進(jìn)一步通話。

2 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 主控制器的電路設(shè)計(jì)
主控制器電路由單片機(jī)AT89C51、鍵盤掃描電路、驅(qū)動(dòng)及數(shù)碼顯示電路、看門狗電路、無線數(shù)傳電路等幾部分組成。主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖2所示。

其工作流程如下：先通過鍵盤掃描電路掃描用戶的按鍵信息，以便獲得從機(jī)的通信地址，并將按鍵信息通過4個(gè)LED顯示出來，以便用戶清楚獲知自己要訪問的從機(jī)地址。用戶可以通過鍵盤上的增值、減值、重輸，確認(rèn)修改其輸入值。當(dāng)用戶按下確認(rèn)鍵的時(shí)候，主機(jī)存貯此時(shí)的從機(jī)地址，并開啟視頻芯片采樣視頻信號，同時(shí)把從機(jī)地址通過無線數(shù)字傳輸芯片SRWF發(fā)送出去。收到從機(jī)的應(yīng)答信號和準(zhǔn)備就緒信號后，主機(jī)在設(shè)定的波特率下開始發(fā)送數(shù)據(jù)。每發(fā)1幀數(shù)據(jù)就等待從機(jī)的應(yīng)答信號，同時(shí)對每幀數(shù)據(jù)都發(fā)送校驗(yàn)幀，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確無誤。