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1、,嵌入式无线楼宇对讲系统的应用研究,楼宇对讲系统研究背景及意义,伴随着房地产业的高速发展，安防设备的需求也因此日益高涨，调查显示我国将成为继美国之后全球第二大安防市场。,安防设备市场,每年20%,安防设备,视频监控,门禁对讲,防盗报警设备,楼宇对讲系统研究背景及意义,构成上：分立元件或少量的集 成元件 信号传输：有线传输 优点：可靠性较高 缺点：工程繁琐，成本高，修复难，易损坏，功能单一,门禁对讲系统,为楼宇对讲新产品的研发提供广阔的市场前景,楼宇对讲系统研究背景及意义,构成上：集成元件 信号传输：无线传输 微控制器：ATmega8,嵌入式门禁对讲,对比,楼宇对讲系统研究背景及意义,嵌入式技术
2、和无线通信技术的发展 优点：无线缆，安装简便，功耗低，易于维护，费用低，大量使用集成芯片，减少了分 立元件数目，增强了电路的稳定性，故 障率低，嵌入式芯片的可利用率高，能 附加其它的增值功能。,研究要求,单元门主门,用户分机,按键的识别,语音的无线通信,电控门锁的开感,对讲,无线语音的建立,继电器的控制,具体设计要求,1.当主机键盘有按键被按下后，ATmega8能够识别按键 编码,同时传动振铃。2.键盘地址被识别后,ATmega8根据地址码nRF2401无 线通信模块通过能够向相应的用户分机发送上行呼 叫命令，呼叫命令字为0X10,命令为0X10+本机号(源 地址)十按键号(目的地址)+OXF
3、F。3.分机的ATmega8能够分析上行呼叫命令字，检查是否 与自己所设地址相匹配，符合后启动分机振铃进行 呼叫提示。,具体设计要求,4.若等待一段时间后分机未来摘机，分机发送无应答 代码，主机回到等待状态。5.若分机摘机，则发给主机上行呼叫成功指令，指令 为0X1F+上位机号(源地址)+下位机号（目的地址）。6.主机收到后启动无线语音发射和接收子程序，双方 进入通话状态。7.若开锁键被按下，分机发送开锁呼叫指令，命令字为 0X21，命令为0X21+本机号+按键号+OXFF,主机收到后,开 启继电器。8.分机挂机,主机与分机回到等待状态。,嵌入式无线对讲系统的硬件设计方案,单元门主机原理框图,
4、10,嵌入式无线对讲系统的硬件设计方案,用户分机原理框图,基于nfr2401芯片的无线通信系统,无线通信系统的组成,GMSK调制方式,继电器控制电路设计,主机电源电路的基本构成,SPI串行接口,SPI串行外设接口总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换,广泛应用于各种工业控制领域。基于此项标准，SPI系统可以直接于各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口。SPI接口一般包含有4条线、串行时钟（SCK）、主机输人/从机输出数据线MISO、主机输出/从机输人MISO和低电平有效的从机选择线SS.在从机选择线船使能的前提下,主机的SCK脉冲将在数据线上传输主
5、/从机的串行数据。,单片开关电源芯片,LM2575封装原理图,17,嵌入式无线楼宇对讲系统硬件设计方案,在硬件上将其分成主机和分机两部分。主机为单元门终端，分机为用户终端，该设计中对主要的功能电路给出了详细的说明，同时配有相应的电路图。SPI串行总线是ATmega8与nRF2401通信的接口,担负着语音语音数据的传输。同时SPI接口又是程序下载接口,即通过线缆将SPI口与PC的并口相连接,实现SPI下载模式。电源采用的是由LM2575构成的开关电源,稳压模块为AS1117.。,宇对讲软件设计及系统测试,嵌入式开发环境AVRGCCIDE嵌入式无线楼宇对讲系统除了必要的硬件系统支持还需要进行软件设
6、计。目前AVRGCCIDE单片机的开发主要用到两种语言汇编语言和C语言。本设计采用C语言进行软件开发的。开发环境采用的是AVRGCCIDE，它是由深圳智峰软件公司开发的一种集成软件开发环境，在该环境中集成了文本编辑器、AVRGCC编译器和链接器。,19,键盘识别程序设计,键盘抖动的消除按键闭合时行线输出电压波形,20,nRF2401模式控制真值表,21,小结,在硬件系统设计过程中考虑到系统功能以及产品成本问题,通过对嵌入式微处理器功能与应用的分析,决定采用ATMEL公司生产的功能强大、价格低廉的ATmega8微控制器作为楼宇对讲系统的核心处理器。ATmega8的DIP封装具有28个引脚,同时还
7、具有18级缓中断、看门狗定时器、SPI接因和多功能的定时器/计数器,能够实现多种模式的PWM信号的输出。SPI接口是与ATmega8外围功能电路进行高速通信的三线同步串行口，通过该串行实现与nRF2401无线通信模块的控制和数据接口的连接,从而达到对nRF2401无线通信模块进行数据读写的目的,进而实现了无线逶信数据的传输。同时应用SPI接口可实现嵌入式系统软件的SPI下载和调试,省去了编程器和仿真器,使得系统设计与调试变得简便和快捷。,Thank you!,ATmega8微控制器简单简介,ATmega8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。它的芯片内部集成了较大
8、容量的存储器和丰富的硬件接口电路。由于采用了小引脚封装，所以其价格仅与抵档单片机相当，再加上它的一些内部特点，使其成为一款具有极高性价比的单片机。,AVR简介,AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU)精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。1997年，由Atmel公司挪威设计中心的A先生和V先生，利用Atmel公司的Flash新技术，共同研发出RISC精简指令集高速8位单片机，简称AVR。,nRF2401简介,nRF24011（最新版本为nRF2401A，nRF2401AG为无铅工艺版本）是由Nordic公司出品的单芯片无线收发芯片，工作于2.4GHz2.5GHz的全球免申请（ISM）频率。芯片包括一个完全集成的频率合成器，功率放大器，晶体振荡器和调制器。发射功率和工作频率等工作参数可以很容易的通过3线SPI端口完成。极低的电流消耗，在-5dBm的输出功率时仅为10.5mA，在接收模式时仅为18mA。掉电模式可以很容易的实现低功耗需求。,
