基于AT89C2051的楼宇直按可视对讲门铃系统的设计

0 引言
城市居民楼单元入口大多数是敞开着的，这方便了居民的进出，但同时也给居民的生活带来了诸多的不便。例如，由于任何人都可随意进入居民楼道内，因此在居民楼道内我们随处能看到贴于墙上或楼梯台阶上的各类纸质广告，也能看到印刷于墙上或楼梯台阶上的各类广告，这既影响了楼道内的卫生，更影响了楼道的美观。本文介绍的楼宇防盗直按可视对讲门铃系统很好的解决了这些问题，该系统特别适于居民
楼单元入口处防盗门安装使用。

1 楼宇直按可视对讲门铃系统工作原理

图 1 为其工作原理框图。该门铃系统以单片机 AT89C2051 作为控制核心，配以视频采集调理、呼叫铃音产生调理、主机键盘、音频输入后置调理、开锁及控制、音频输出前置调理、呼叫检测、视频及音频控制、摘挂机检测等模块组成。当来人按下房号键时，呼叫铃音产生模块产生的铃音信号经铃音调理模块调理后，一路经主机音频输入调理模块调理送喇叭供来人听铃音；另一路经房号键送分机喇叭产生呼叫主人
的铃音，同时送入呼叫检测模块，AT89C2051 通过 P17 脚检测到门铃呼叫信号，其 P16 脚输出启动视频及音频信号到视频及音频控制模块，同时进行 30s 定时。若主人不在家或通过辨认不接见来人，则 30s 后 P16脚输出关视频及音频信号；若决定接见来人，则摘机。AT89C2051 通过 P33 脚检测到已摘机，则终止 30s定时进入通话。主人的话音音频信号经过前置调理模块调理后，由 AI/O 线传到主机音频输入调理模块调理后送喇叭供来人听话，而来人的话音音频信号经前置调理模块调理后混入 AI/O 线，由分机音频调理模块从 AI/O 线取出调理后送耳机发声，完成通话。主人通过通话询问并从显示器中观察来人，决定接见则按下开锁键，AT89C2051 检查到后其 P15 脚输出开锁信号到开锁控制模块，经 AI/O 线送到门口主机的开锁模块，控制防盗门电控锁动作，门被打开。主人挂机，AT89C2051 通过 P33 脚检测到挂机，则 P16 脚输出关视频及音频信号，恢复收铃状态。另外，主人还可按主动监视键，来显示来人或查看门外的情况。

2 楼宇直按可视对讲门铃系统硬件电路设计及实现

图 2 所示为该楼宇直按可视对讲门铃系统硬件电路原理图。

2.1 呼叫铃音产生调理模块设计及实现
铃音信号可用软件或硬件模拟合成，也可用集成音乐片。经综合考虑，选用可用于线性放大器和 RC振荡器的六反相器 4069、配以图 2 a 中 R1～R11、C1～C4、Q1（9014）、Q4（A940）、D2 来模拟合成铃音信号。其中 C1、C2 串联得到 0.5μ电容，与 R1、R2 及 4069 的 1、2 两个反相器构成 RC 振荡电路以产生合成铃音的所需的信号，该信号经 4069 第 3 个反相器反相，R3 限流送 Q1 的 b 极，放大后的信号一路由 Q1 的e 极输出并经 R5、R6 和 4069 第 6 个反相器组成的线性放大器放大后，与 Q1 的 c 极输出的一路放大信号混合，再经 4069 第 5 个反相器反相，然后与 C3 从 Q1 的 e 极取得的另一路信号混合，最后由 4069 第 4 个反相器反相得到合成的模拟铃音信号输出。Q4、R7～R11、C4、D2 为 4069 提供工作电源。当无房号键按下时，限流电阻 R8 断路，因 R7 的偏压，Q4 截止；当按下房号键时，Q4 导通，c 极输出电压，一路经 R9、R10 分压，C4 滤波提供 4069 的工作电压，起到了保护 4069 的作用；另一路经 D2 单向截止，R11 降压后提供呼
叫时 LM386 等的工作电压。为提高输出铃音信号的驱动能力和传输距离，设计了图 2a 中由限流电阻 R12～R14、Q2（9015）、Q3（8050）、D1、C5、C7 组成的铃音调理模块。当按下房号键时，铃音信号经 R12 限流后由 Q2 的 e 极输入，c 极输出到 Q3 的 b 极进行放大后从 Q3 的 c 极输出，一路由 C5 取出，经 LM386 再次放大后送主机喇叭供来人听呼叫铃音；另一路由 C7 取出混入 HJK 线，经按下的房号键直接送分机喇叭产生呼叫主人的铃音。D1起单向截止作用。

2.2 主机键盘、呼叫及摘挂机检测模块设计及实现
主机键盘所有房号键的一端连主机的 HJK，另一端各自连对应分机的 X0X。为便于来人在光线暗淡或夜间辨认房号键，设计了由发光二极管 LED 构成的键盘光源系统。其控制电路由图 2a 中的 Q5（A940）、限流电阻 R15 和 R16、偏压光敏电阻 RS 构成。当光线强时，RS 阻值很小，Q5 截止，LED 不发光，降低了功耗。当光线暗时，RS 阻值很大，Q5 的 c 极输出电压，LED 发光。设计时每个 LED 并联，这虽增加了主机键盘设计的复杂性，但解决了同类产品因 LED 串联，一个损坏，其余均不能再提供光源的缺陷。设计的呼叫检测模块由图 2b 中的 D1、R2、R3、C1、Q1（9014）及 AT89C2051 的 P17 脚及其上拉电阻R1 构成。当来人按下房号键，由 X0X 线传来的门铃呼叫信号一路经喇叭发出门铃呼叫音，另一路经过 D1反向截止，R3 与 C1 组成的充放电电路，由 R2 驱动 Q1 导通，使 AT89C2051 的 P17 脚的电平由高变低，完
成呼叫检测。设计的摘挂机检测模块由图 2b 中的压键开关、AT89C2051 的 P33 脚及其上拉电阻 R6 组成，一旦摘机，压键开关转换状态，P33 脚的电平由高变低，完成摘机检测。反之，完成挂机检测。