以太网的智能楼字门口机设计

摘要：分析了智能楼宇技术面向全数字化、网络化、集成化、无线化和智能化的发展趋势。在以太网技术和智能楼宁控制技术基础上，开发了基于以太网的智能楼宇门口机。最后，对门口机进行了系统测试与验证，测试结果稳定，运行正常，基本达到设计要求。
关键词：以太网；智能楼宇；门口机

引言
可视对讲系统已经成为多功能、高效率的现代化住宅的重要保障，对智能楼宇或智能小区的建设有极其重要的作用。开发智能楼字门口机系统将满足广大用户的需求，将智能生活提高到一个新的台阶。

1 可视对讲系统的总体架构
小区可视对讲系统的拓扑结构主要由3部分组成：楼区可视对讲系统、骨干网络和中心管理机。其结构如图1所示。

2 智能楼宇门口机的系统设计
在可视对讲系统当中，以太网门口机的主要功能包括可视对讲、多方式开锁、语音提示，更改振铃声音、更改语音提供，支持中文／英文语言菜单，支持自行设置菜单语言选项，支持本地在线搜索网内和室内终端。多方式开锁主要包括远程开锁、密码开锁、IC卡开锁和出门按钮开锁。门口机的功能框图如图2所示。

2．1 门口机的硬件设计
门口机的硬件主要由两部分组成，分别是GM8120处理模块和ATmega64控制模块。门口机的设计采用的是双核处理结构，每个核都有其负责的功能。CPU采用的是台湾智原公司的GM8120处理模块，该处理模块是ARM9内核，具有低功耗32位RISC体系结构。GM8120处理模块带有实时多任务的Linux操作系统，其主要负责音视频信号的处理以及网络信号的处理，同时扩展了比较大的存储容量，可以存储比较多的有用数据。
ATmega64是Atmel公司生产的一款低功耗的8位单片机，在读取一条指令的时候对下一条将要执行的指令进行读取，加快了程序运行速度。ATmega64控制模块主要负责控制和显示部分，具体分为门禁控制部分、开镁部分以及LCD显示部分。同时，GM8120与ATmega64的通信采用串口通信。硬件系统结构框图如图3所示。

2．1．1 门口机核心板的设计
门口机的GM8120核心板的设计与实现是整个硬件系统的核心，是整个系统的控制中心，其他模块的一些数据都需要传给GM8120处理模块做进一步处理。同时，GM8120处理过后的数据也需要传给其他模块去执行，所以，GM8120核心板是门口机的大脑。GM8120核心板包含了处理器GM8120、存储器，时钟电路以及一些外围电路和接口。该核心板的结构框图如图4所示。

2．1．2 视频解码电路设计
GM8120处理模块有数字视频输入接口，对于输出是CCIR656／601的CCD／CMOS摄像头，可以直接与GM8120引脚相连接，而对于输出复合视频或S—VIDEO的CCD／CMOS摄像头，需要外接一块解码芯片。本设计采用的是Philips公司生产的SAA7113视频解码芯片，对视频信号进行解码，SAA7113在很多视频产品中都有应用，是一款9位的视频输入处理器，其功能是把输入的模拟视频信号解码成标准的“VPO”数字信号，相当于一种模／数转换器。SAA7113兼容全球大多数标准，在使用的时候必须对其进行初始化，也是按我国的视频标准对寄存器进行配置，对SAA7113初始化是通过I2C总线进行的。
在本系统中，SAA7113是摄像头与GM8120的桥梁，摄像头输出的是模拟信号，通过SAA7113之后，转换成为标准的数字信号，直接与GM81 20的数字视频接口相连接。SAA7113芯片加一些外围电路就组成了视频解码电路，如图5所示。

从摄像头输出的模拟视频信号经过电容耦合与滤波之后，输入到SAA7113的Vin11脚，其他3路视频输入接口没有用到，同时SAA7113还外接了一个24．576 MHz的有源晶振为其提供时钟频率，模拟部分与数字部分分别采用3．3 V电压进行供电，通过I2C总线对SAA7113进行寄存器的配置，地址为4AH和4BH。解码后的输出是从引脚IPD0～IPD7输出的，其输出的是8位标准ITU656信号，直接与GM8120相连。
2．1．3 开锁模块电路的设计
开锁模块是门蔡的核心，在本系统中，开锁的方式很多，比如远程开锁、密码开锁、IC卡开锁以及出门开关开锁。所有的开锁方式都是通过控制开锁模块来实现的，开锁模块的电路原理如图6所示。

开锁模块的核心是一个电磁继电器和一个三极管。电磁继电器型号为OMRON G6H-2，该继电器有8个引脚，引脚1接高电平。引脚10接低电平，引脚3、8、4、7、2、9是公共触点。3、4引脚和8、7引脚连接表示常开，3、2引脚和8、9引脚连接表示常闭。
图6中引脚3和8并联引出一个端口COM，引脚4和7并联引出一个端口NO，引脚2和9并联引出一个端口NC；三极管型号为S8050，由单片机的一个I／O口对三极管进行控制，其原理如下：当DOOR_RELAY为高电平时，三极管的基极电位电平大于发射极，三极管处于导通状态，继电器工作，使继电器开关打到NO端；当DOOR_RELAY为低电平时，S8050截止，继电器不工作，继电器开关打到NC端。
继电器引出来的两个端COM、NC跟电锁相应引脚相连，电锁采用的是两线电磁镇H9200，电锁电源接到NC端，电锁正级接COM端，电锁负级接地，继电器引出来的NO端接地。当S8050处于截止状态的时候，继电器不工作，两线电磁锁处于工作状态，门锁上；当S8050导通，继电器工作，电锁不工作，门打开。这就是开锁模块的控制过程。
2．2 门口机的软件设计
以太网门口机的软件设计主要包括4个部分：LCD显示驱动的设计、ATmega64串口驱动的设计、GM8120串口驱动的设计和键盘扫描驱动的设计。结构框图如图7所示。