基于3G通信的無(wú)線視頻門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文章出處：http://botanicstilllife.com 作者： 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2013年02月08日

    摘要：本文介紹一種基于3G通信的無(wú)線視頻門禁系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì),配合相應(yīng)控制及應(yīng)用軟件,該系統(tǒng)即成為具有無(wú)線通信和視頻功能的門禁控制器,在一個(gè)平臺(tái)上集成了門禁、視頻、無(wú)線通信和報(bào)警等功能。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)基站分散點(diǎn)的集中監(jiān)控和管理,為平安小區(qū)提供最物美價(jià)廉的解決方案,用最少的投資來(lái)實(shí)現(xiàn)平安小區(qū)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、集中聯(lián)網(wǎng)、身份識(shí)別和報(bào)警等功能。

    1 、系統(tǒng)原理框圖

    本系統(tǒng)采用三星ARM9系列嵌入式微處理器中的S3C2440作為主控器處理器,設(shè)計(jì)相應(yīng)功能的外圍電路,在系統(tǒng)輸入和輸出設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用程序支持下,在樓棟大門主控平臺(tái)上通過(guò)鍵盤按鍵輸入信息,可以實(shí)現(xiàn)與住戶語(yǔ)音和視頻通話,修改樓棟住戶預(yù)存在控制器的手機(jī)號(hào)碼等信息,通過(guò)住戶的3G手機(jī)終端以無(wú)線遠(yuǎn)程語(yǔ)音和視頻方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)訪者的身份識(shí)別,控制開(kāi)啟電磁鎖大門。系統(tǒng)主要包含以下功能模塊:主控制器、鍵盤輸入、3G通信、圖像采集處理、雙音多頻解碼及功放、液晶顯示、大門開(kāi)啟控制器。圖1為系統(tǒng)原理框圖。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

    2、鍵盤輸入模塊電路

    該功能模塊電路采用4×4式矩陣鍵盤,系統(tǒng)輸入主要通過(guò)該鍵盤實(shí)現(xiàn),如訪客輸入所要訪問(wèn)住戶的房間號(hào)、管理員修改住戶預(yù)存信息等。鍵盤的行列信號(hào)線與主控器相連接時(shí), 充分利用了S3C2440內(nèi)部自帶的上拉電阻,降低電路復(fù)雜性。為方便使用者在夜間照明光線不強(qiáng)的情況使用本系統(tǒng),在鍵盤按鍵的背面人性化地設(shè)置了9個(gè)LED發(fā)光二極管作為按鍵背景燈。圖2為鍵盤輸入電路原理圖。

圖2 鍵盤輸入電路原理圖

    3、3G 通信模塊電路

    系統(tǒng)使用的3G通訊模塊聯(lián)芯LC6311,為TD-SCDMA&GSM(GPRS)雙模無(wú)線模塊,支持TD-SCDMA與GSM系統(tǒng)間跨網(wǎng)自動(dòng)無(wú)縫切換,在TD-SCDMA制式下,支持上下行非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸能力,上下行數(shù)據(jù)傳輸速率均可達(dá)到384kbps;內(nèi)部集成H.324協(xié)議棧,使得視頻電話的功能實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單;內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議,可以方便連接Internet。本系統(tǒng)中主要使用LC6311模塊的短信、語(yǔ)音通話和視頻通話功能。

    4、圖像采集處理模塊電路

    由于系統(tǒng)微處理器S3C2440集成了攝像頭模塊的控制器,從而簡(jiǎn)化了圖像采集的硬件設(shè)計(jì), 方便了軟件開(kāi)發(fā)。圖像采集使用的CMOS攝像頭OV9650具有130萬(wàn)像素,其體積小、工作電壓低,提供單片SXGA攝像和影像處理器的所有功能。通過(guò)SCCB總線控制,可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數(shù)據(jù)。該產(chǎn)品SXGA圖像最高達(dá)到15幀/秒,所有圖像處理功能過(guò)程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過(guò)SCCB接口編程。OmmiVision圖像傳感器應(yīng)用獨(dú)有的傳感器技術(shù),通過(guò)減少或消除光學(xué)或電子缺陷如固定圖案噪聲、托尾、浮散等,提高圖像質(zhì)量,得到清晰的穩(wěn)定的彩色圖像。

    在光線不足的情況下,攝像頭要具有一定的補(bǔ)光功能。使用了一個(gè)光敏電阻采集光強(qiáng),系統(tǒng)利用處理器上的AD模塊采集到相應(yīng)的電壓信號(hào),當(dāng)識(shí)別到光線強(qiáng)度比較弱時(shí),打開(kāi)控制的紅外發(fā)光管發(fā)光的三極管,進(jìn)行補(bǔ)光。圖3為圖像采集處理電路原理圖。

圖3 圖像采集處理電路原理圖

    5、雙音頻解碼及功放電路

    雙音頻解碼芯片采用和泰電子HT9170D,其綜合了數(shù)字解碼器和多帶濾波器功能的雙音頻DTMF接收器,可工作在掉電模式和抑制模式,采用數(shù)字化計(jì)算方法來(lái)識(shí)別,把16倍的DTMF音頻解碼并轉(zhuǎn)化為4位代碼輸出,高精度的轉(zhuǎn)換電容濾波器把音頻DTMF信號(hào)分離為低頻信號(hào)和高頻信號(hào),自帶撥號(hào)音頻阻波電路可省略前置濾波器所需的阻波電路。

    本系統(tǒng)使用專用音頻功放芯片BL6211對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。值得注意的是,雙音頻解碼芯片音頻輸入端接入的音頻信號(hào)只能是放大前的信號(hào),否則信號(hào)幅度超過(guò)DTMF音頻解碼芯片對(duì)幅度的容限時(shí),雙音頻解碼的正確率會(huì)大大降低。圖4為雙音頻解碼及功放電路原理圖。

圖4 雙音頻解碼及功放電路原理圖

    6 、其他模塊電路

    本系統(tǒng)還包括液晶顯示模塊電路,采用型號(hào)為TM035KDH03V1的3.5寸數(shù)字液晶屏,該模塊電路主要用于樓棟大門門禁控制器相關(guān)信息顯示,如鍵盤輸入信息的回顯、系統(tǒng)設(shè)置提示信息、日期和時(shí)間信息等。系統(tǒng)的大門開(kāi)啟控制器模塊電路,主要由一個(gè)電磁繼電器(電磁鎖)及其驅(qū)動(dòng)電路組成,在主控器的控制下,實(shí)現(xiàn)控制樓棟大門的開(kāi)啟功能,系統(tǒng)斷電情況下大門為開(kāi)狀態(tài)。

    7 、系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

    經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試,本系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了3G通信視頻門禁控制器的各項(xiàng)功能,如門禁控制器的各種設(shè)置、3G手機(jī)接收來(lái)訪者的語(yǔ)音、視頻信息、來(lái)訪者身份識(shí)別、住戶利用3G手機(jī)無(wú)線遠(yuǎn)程控制樓棟大門的開(kāi)啟等。本系統(tǒng)相對(duì)于當(dāng)前主要門禁系統(tǒng)的具有如下優(yōu)點(diǎn):無(wú)線傳輸通信,避免了復(fù)雜而易出故障的長(zhǎng)距離布線;寬帶3G模式使得數(shù)據(jù)傳送格式和傳送量自由度大,擴(kuò)展了傳統(tǒng)僅有的音視頻形式;門禁系統(tǒng)直接與住戶手機(jī)通信,讓住戶無(wú)論身在何處,均能第一時(shí)間對(duì)訪客身份進(jìn)行識(shí)別,而常規(guī)門禁只能讓住戶屋中的人得知有人來(lái)訪,屋中無(wú)人時(shí)則不能知曉,甚至可能招致盜竊。同時(shí)系統(tǒng)存在需要完善的地方,如增加文字短信功能、住戶通過(guò)手機(jī)修改個(gè)人信息、訪客來(lái)訪紀(jì)錄、完善分散點(diǎn)的集中監(jiān)控和管理等。相信通過(guò)進(jìn)一步的完善,本系統(tǒng)在智能小區(qū)建設(shè)中將會(huì)具有較好的應(yīng)用前景。圖5為系統(tǒng)顯示界面及實(shí)物圖。

圖5 系統(tǒng)顯示界面及實(shí)物圖

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    [8]文中涉及器件的技術(shù)手冊(cè).

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