基于3G通信的無線視頻門禁系統(tǒng)設計

文章出處：http://coolbang.cn 作者： 人氣： 發(fā)表時間：2013年02月08日

    摘要：本文介紹一種基于3G通信的無線視頻門禁系統(tǒng)的硬件電路設計,配合相應控制及應用軟件,該系統(tǒng)即成為具有無線通信和視頻功能的門禁控制器,在一個平臺上集成了門禁、視頻、無線通信和報警等功能。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)基站分散點的集中監(jiān)控和管理,為平安小區(qū)提供最物美價廉的解決方案,用最少的投資來實現(xiàn)平安小區(qū)的遠程監(jiān)控、集中聯(lián)網(wǎng)、身份識別和報警等功能。

    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,設計相應功能的外圍電路,在系統(tǒng)輸入和輸出設備的驅(qū)動及應用程序支持下,在樓棟大門主控平臺上通過鍵盤按鍵輸入信息,可以實現(xiàn)與住戶語音和視頻通話,修改樓棟住戶預存在控制器的手機號碼等信息,通過住戶的3G手機終端以無線遠程語音和視頻方式,實現(xiàn)對來訪者的身份識別,控制開啟電磁鎖大門。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)輸入主要通過該鍵盤實現(xiàn),如訪客輸入所要訪問住戶的房間號、管理員修改住戶預存信息等。鍵盤的行列信號線與主控器相連接時, 充分利用了S3C2440內(nèi)部自帶的上拉電阻,降低電路復雜性。為方便使用者在夜間照明光線不強的情況使用本系統(tǒng),在鍵盤按鍵的背面人性化地設置了9個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)雙模無線模塊,支持TD-SCDMA與GSM系統(tǒng)間跨網(wǎng)自動無縫切換,在TD-SCDMA制式下,支持上下行非對稱數(shù)據(jù)傳輸能力,上下行數(shù)據(jù)傳輸速率均可達到384kbps;內(nèi)部集成H.324協(xié)議棧,使得視頻電話的功能實現(xiàn)更為簡單;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,從而簡化了圖像采集的硬件設計, 方便了軟件開發(fā)。圖像采集使用的CMOS攝像頭OV9650具有130萬像素,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圖像最高達到15幀/秒,所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過SCCB接口編程。OmmiVision圖像傳感器應用獨有的傳感器技術,通過減少或消除光學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光功能。使用了一個光敏電阻采集光強,系統(tǒng)利用處理器上的AD模塊采集到相應的電壓信號,當識別到光線強度比較弱時,打開控制的紅外發(fā)光管發(fā)光的三極管,進行補光。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)字化計算方法來識別,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信號分離為低頻信號和高頻信號,自帶撥號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對音頻信號進行功率放大。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只能是放大前的信號,否則信號幅度超過DTMF音頻解碼芯片對幅度的容限時,雙音頻解碼的正確率會大大降低。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信息顯示,如鍵盤輸入信息的回顯、系統(tǒng)設置提示信息、日期和時間信息等。系統(tǒng)的大門開啟控制器模塊電路,主要由一個電磁繼電器(電磁鎖)及其驅(qū)動電路組成,在主控器的控制下,實現(xiàn)控制樓棟大門的開啟功能,系統(tǒng)斷電情況下大門為開狀態(tài)。

    7 、系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

    經(jīng)過反復調(diào)試,本系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了3G通信視頻門禁控制器的各項功能,如門禁控制器的各種設置、3G手機接收來訪者的語音、視頻信息、來訪者身份識別、住戶利用3G手機無線遠程控制樓棟大門的開啟等。本系統(tǒng)相對于當前主要門禁系統(tǒng)的具有如下優(yōu)點:無線傳輸通信,避免了復雜而易出故障的長距離布線;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)直接與住戶手機通信,讓住戶無論身在何處,均能第一時間對訪客身份進行識別,而常規(guī)門禁只能讓住戶屋中的人得知有人來訪,屋中無人時則不能知曉,甚至可能招致盜竊。同時系統(tǒng)存在需要完善的地方,如增加文字短信功能、住戶通過手機修改個人信息、訪客來訪紀錄、完善分散點的集中監(jiān)控和管理等。相信通過進一步的完善,本系統(tǒng)在智能小區(qū)建設中將會具有較好的應用前景。圖5為系統(tǒng)顯示界面及實物圖。

圖5 系統(tǒng)顯示界面及實物圖

    參考文獻
    [1]于明儉,陳向陽,方漢.Linux程序設計權威指南[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.
    [2]季昱,林俊超,宋飛編著.ARM嵌入式應用系統(tǒng)開發(fā)典型實例[M].北京:中國電力出版社,2005.
    [3]馬忠梅等.ARM & Linux 嵌入式系統(tǒng)教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.
    [4]于明,范書瑞,曾祥燁.ARM9 嵌入式系統(tǒng)設計與開發(fā)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.
    [5]魏洪興,胡亮,曲學樓.嵌入式系統(tǒng)設計與實例開發(fā)實驗教材II:基于ARM9微處理器與Linux操作系統(tǒng)[M].北京:清華大學出版社,2005.
    [6] Rodriguez, Claudia Salzberg.The Linux Kernel primer:a topdownapproach for x86and PowerPC architectures[M].Beijing:ChinaMachine Press,2006.
    [7]劉淼.嵌入式系統(tǒng)接口設計與Linux 驅(qū)動程序開發(fā)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2006.
    [8]文中涉及器件的技術手冊.

    【稿件聲明】：如需轉(zhuǎn)載，必須注明來源和作者，保留文中圖片和內(nèi)容的完整性，違者將依法追究。