李美娜

渤海大学工学院



基于单片机的单元楼门铃及对讲系统设计

李美娜

渤海大学工学院

门铃对讲为人们的生活带来了很多方便，作为一种新型的设备，门铃对讲具有很大的现实意义，在小区中门铃对讲机的存在已经是一种必不可少的设置。本文主要围绕着基于单片机进行介绍，介绍了门铃对讲的基本原理，门铃的电路分析，对系统中的硬件与软件方面分别进行设计，通过门铃对讲双方可以进行语言通话。

单片机 门铃对讲 语言通话

1　引言

随着信息技术的不断发展，由于单片机的优点显著，所以使用范围十分广泛，主要应用的行业有工业控制方面，自动化仪表方面。对讲的门铃作为现代科技技术的一种新的发明，在人们的日常生活中有着很大的作用，门铃对讲机为人们的生活带来了很大的便捷，通过门铃对讲，房内的人可以很容易地与房外的人进行沟通交流，但是关于门铃对讲机产品有的公司生产的比较复杂，而且使用的成本也比较高，所以本论文就针对这种现象提出了基于单片机设计的门铃对讲机。

2　门铃对讲原理

图1　门铃电路图

门铃对讲中各个功能的具体实现主要是单片机进行控制的，除了单片机之外，还包括了开锁模块、信号的中断器以及进行双方通话所用的控制端以及主机键盘等。门铃对讲所面向的对象来自三个方面，彼此之间可以进行沟通，当单元中有人出现并且触动按铃后，用户的服务机组上就会将触发的信号接收，而用户机在对来者所按下门铃接收的信号后就对门铃触发警报响应，这时就会听到类似电话的铃声。根据不同的情况门铃可以进行自适应，比如当屋内没有人在的时候，屋外有人按下了门铃，在系统设置好的响铃时间以内，会发出警报的声音，当响铃的时间超过了系统设置的时间，门铃系统就会自动停止响铃响应而直接挂断。当住户在家时，可通过话筒进行与来访者进行沟通交流，如果住户同意来访者进来，那么就会告诉他相应的设置密码或者其他解锁方法，当来访者按照住户的指令输入相应的信息后，系统就会判断输入的信息和系统设置的信息是否保持一致而解锁，房门就会接收到电子系统中生成的电控动作信号，解锁后单元的门就会被打开。对讲门铃的电路图如图1所示。对讲门铃的原理架构图如图2所示。

图2　对讲门铃的原理架构图

3　系统功能及各部件特点描述

本文设计的门铃对讲机包括的模块有视频分配器，用户分机，信号中断器以及主机等等，可以实现监视，住户和来访者的语音通话，警报的功能等。

3.1管理中心

管理中心模块提供了小区的管理设备，管理中心相当于系统设计中的管理员模块，管理员拥有最高的权限。这些设备所提供的功能主要有几点：1）随时对用户的分机进行呼叫。2）进行免提。3）记录发出警报的详细清单。4）对分机号码进行识别。5）对编码的方式进行控制。

3.2主机功能

内置的设备会被安放在单元的门前，该设备所具有的功能是对信息可以进行相应调整，对数据编码方式进行确认，对系统中输入的密码、文字以及语音和数据信息的输入、输出进行与之对应的处理。管理中心、主机、分机、设备这几个之间的交流的实现主要是通过单片机进行完成。主机的主要作用是对数据的编码进行管理，再经过设置处理之后，主机就会分配分机的数目，从而接着会分配分机的密码，从而保证了控制的可行性，也充分体现了系统的合理性。

3.3用户分机

分机是供用户使用的，所以分机主要放置在用户的屋内，通过分机，能够实现用户和安置在楼下的门口以及管理中心几者之间的对讲沟通。用户分机主要拥有的权限是：1）监视自己家里门口的情况，从而对来访者进行初步的分析，最终判断是否开门；2）通过遥控的手段进行开锁；3）可以对时间进行重新设置，可以设置定时的时间。

4　硬件电路分析

4.1分机编码电路

在分机的编码电路中选用的是总线制的方式，所以需要对所有的用户机进行编码处理，总线上的信号的接受者具体是对应着哪个用户，这个功能的实现与用户分机离不开，实现的手段是用户的分机按照编码的具体情况，从而进行确定。本文选择的单片机型号是AT89C51，其中这种型号的单片机的I/O口线至少有32条，设计中一个码位分别对应着一个口线，在本系统设计中的分机代表9位的分机编码分别是P00，然后P10至P17，这里需要强调的是P17代表的是第一位，而P00代表的是第9位，根据计算可以知道每个主机可以对应的分机数目是28也就是等于512，经过不断累积的经验可以知道通常情况下的同一个楼道所安排的住户至多是20家，而高层的楼房中的至多是320家，所以对于分机数量是512而言，可以说是绰绰有余了，分机编码调试时选取的是8421编码。

图3　按键流程图

4.2按键电路

用户的分机通常情况下设置了三个按键，分别是开锁键、监视键以及呼叫键。开锁键的主要功能是住户拥有是否打开楼道口门上的锁，监视键的主要功能是用户对楼道发生的情况进行监视，呼叫键的功能是为了方便住户和管理中心两者之间的沟通。这三个按键分别对应着3个I/O。本系统中的开锁键对应着P23，呼叫键对应着P24，监视键对应着P25。其中分机所监视的总线主要是总线的报警信号以及通话忙碌的情况。按键流程图如图3所示。

5　元件选择

5.1定时器选择

本文中的定时器所选择的型号是NE555。本文中门铃发出警报时运用了555定时器的相关技术，通过555定时器可以实现门铃报警部分中设置的时间为多久时才会发出警报。

5.2单片机

本文所选择的单片机型号是AT89C51，其性能参数如表1所示。

表1　AT89C51性能参数

6　软件设计及实现

本文中的软件设计部分的实现包括了摘挂机，呼叫的信号，其中系统中可以设置门铃发出报警声音的时间，并且时间是30秒，当住户不在家的时候，来访者按下门铃，系统会发出警报，当时间超过时系统就会自动停止警报。

7　结语

随着社会的发展，人们生活水平的进步，门铃对讲机在楼居环境下或不可缺。所以本文针对现实生活中经常出现的这种现象提出了有关门铃对讲的设计。不久的将来类似对讲门铃中的所用到的单片机将会取得更大的进步，并且会有更大的市场，从而为人们提供更好方便的生活。

［1］ 张召强.基于单片机的远程抄表系统设计［J］.电子世界，2012，（12）

［2］ 景宏磊.嵌入式图像处理与接口设计研究［J］.通化师范学院学报，2008（10）

［3］ 童诗白.模拟电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2001

［4］ 孟利民，张明珊.无线可视对讲门铃系统中语音通信的设计与实［J］.浙江工业学学报.2005（ 01）