基于3G通信的无线视频门禁系统设计
文章出处：http://www.nexussmartsolutions.com 作者： 人气： 发表时间：2013年02月08日
摘要：本文介绍一种基于3G通信的无线视频门禁系统的硬件电路设计,配合相应控制及应用软件,该系统即成为具有无线通信和视频功能的门禁控制器,在一个平台上集成了门禁、视频、无线通信和报警等功能。该系统可以实现基站分散点的集中监控和管理,为平安小区提供最物美价廉的解决方案,用最少的投资来实现平安小区的远程监控、集中联网、身份识别和报警等功能。
1 、系统原理框图
本系统采用三星ARM9系列嵌入式微处理器中的S3C2440作为主控器处理器,设计相应功能的外围电路,在系统输入和输出设备的驱动及应用程序支持下,在楼栋大门主控平台上通过键盘按键输入信息,可以实现与住户语音和视频通话,修改楼栋住户预存在控制器的手机号码等信息,通过住户的3G手机终端以无线远程语音和视频方式,实现对来访者的身份识别,控制开启电磁锁大门。系统主要包含以下功能模块:主控制器、键盘输入、3G通信、图像采集处理、双音多频解码及功放、液晶显示、大门开启控制器。图1为系统原理框图。
图1 系统原理框图
2、键盘输入模块电路
该功能模块电路采用4×4式矩阵键盘,系统输入主要通过该键盘实现,如访客输入所要访问住户的房间号、管理员修改住户预存信息等。键盘的行列信号线与主控器相连接时, 充分利用了S3C2440内部自带的上拉电阻,降低电路复杂性。为方便使用者在夜间照明光线不强的情况使用本系统,在键盘按键的背面人性化地设置了9个LED发光二极管作为按键背景灯。图2为键盘输入电路原理图。
图2 键盘输入电路原理图
3、3G 通信模块电路
系统使用的3G通讯模块联芯LC6311,为TD-SCDMA&GSM(GPRS)双模无线模块,支持TD-SCDMA与GSM系统间跨网自动无缝切换,在TD-SCDMA制式下,支持上下行非对称数据传输能力,上下行数据传输速率均可达到384kbps;内部集成H.324协议栈,使得视频电话的功能实现更为简单;内部集成TCP/IP协议,可以方便连接Internet。本系统中主要使用LC6311模块的短信、语音通话和视频通话功能。
4、图像采集处理模块电路
由于系统微处理器S3C2440集成了摄像头模块的控制器,从而简化了图像采集的硬件设计, 方便了软件开发。图像采集使用的CMOS摄像头OV9650具有130万像素,其体积小、工作电压低,提供单片SXGA摄像和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制,可以输出整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影响数据。该产品SXGA图像最高达到15帧/秒,所有图像处理功能过程包括伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等都可以通过SCCB接口编程。OmmiVision图像传感器应用独有的传感器技术,通过减少或消除光学或电子缺陷如固定图案噪声、托尾、浮散等,提高图像质量,得到清晰的稳定的彩色图像。
在光线不足的情况下,摄像头要具有一定的补光功能。使用了一个光敏电阻采集光强,系统利用处理器上的AD模块采集到相应的电压信号,当识别到光线强度比较弱时,打开控制的红外发光管发光的三极管,进行补光。图3为图像采集处理电路原理图。
图3 图像采集处理电路原理图
5、双音频解码及功放电路
双音频解码芯片采用和泰电子HT9170D,其综合了数字解码器和多带滤波器功能的双音频DTMF接收器,可工作在掉电模式和抑制模式,采用数字化计算方法来识别,把16倍的DTMF音频解码并转化为4位代码输出,高精度的转换电容滤波器把音频DTMF信号分离为低频信号和高频信号,自带拨号音频阻波电路可省略前置滤波器所需的阻波电路。
本系统使用专用音频功放芯片BL6211对音频信号进行功率放大。值得注意的是,双音频解码芯片音频输入端接入的音频信号只能是放大前的信号,否则信号幅度超过DTMF音频解码芯片对幅度的容限时,双音频解码的正确率会大大降低。图4为双音频解码及功放电路原理图。
图4 双音频解码及功放电路原理图
6 、其他模块电路
本系统还包括液晶显示模块电路,采用型号为TM035KDH03V1的3.5寸数字液晶屏,该模块电路主要用于楼栋大门门禁控制器相关信息显示,如键盘输入信息的回显、系统设置提示信息、日期和时间信息等。系统的大门开启控制器模块电路,主要由一个电磁继电器(电磁锁)及其驱动电路组成,在主控器的控制下,实现控制楼栋大门的开启功能,系统断电情况下大门为开状态。
7 、系统调试结果
经过反复调试,本系统较好地实现了3G通信视频门禁控制器的各项功能,如门禁控制器的各种设置、3G手机接收来访者的语音、视频信息、来访者身份识别、住户利用3G手机无线远程控制楼栋大门的开启等。本系统相对于当前主要门禁系统的具有如下优点:无线传输通信,避免了复杂而易出故障的长距离布线;宽带3G模式使得数据传送格式和传送量自由度大,扩展了传统仅有的音视频形式;门禁系统直接与住户手机通信,让住户无论身在何处,均能第一时间对访客身份进行识别,而常规门禁只能让住户屋中的人得知有人来访,屋中无人时则不能知晓,甚至可能招致盗窃。同时系统存在需要完善的地方,如增加文字短信功能、住户通过手机修改个人信息、访客来访纪录、完善分散点的集中监控和管理等。相信通过进一步的完善,本系统在智能小区建设中将会具有较好的应用前景。图5为系统显示界面及实物图。
图5 系统显示界面及实物图
参考文献
[1]于明俭,陈向阳,方汉.Linux程序设计权威指南[M].北京:机械工业出版社,2001.
[2]季昱,林俊超,宋飞编著.ARM嵌入式应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社,2005.
[3]马忠梅等.ARM & Linux 嵌入式系统教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[4]于明,范书瑞,曾祥烨.ARM9 嵌入式系统设计与开发教程[M].北京:电子工业出版社,2006.
[5]魏洪兴,胡亮,曲学楼.嵌入式系统设计与实例开发实验教材II:基于ARM9微处理器与Linux操作系统[M].北京:清华大学出版社,2005.
[6] Rodriguez, Claudia Salzberg.The Linux Kernel primer:a topdownapproach for x86and PowerPC architectures[M].Beijing:ChinaMachine Press,2006.
[7]刘淼.嵌入式系统接口设计与Linux 驱动程序开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
[8]文中涉及器件的技术手册.
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