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1、图像转换系统摘要本设计主要是根据一个在有线或无线条件下，应用了单片机编程技术，双工对讲技术、摄像及视频显示技术而设计的一种可视对讲智能系统。该系统采用模数混合技术，即语音数字，视频模拟。视频信号为模拟传输；音频信号及控制信号为数字传输，设计是以单片机AT89C2051作为系统控制核心，配以呼叫检测模块、摘挂机检测模块、视频显示及控制模块、开锁和音频信号输入/控制模块、音频信号输入放大模块、音频信号输出前置放大模块以及按键组成形成图像转换。智能电视监控门铃系统是新一代电子安全防范系统，是一种理想的安全防范装置。家人可以在室内，通过电视屏幕看图像、语音对讲，远距离了解门外的情况，准确判断来访者的身
2、份，决定是否开门接待，保障家庭的人身和财产安全。人们迫切需要一种不仅安全可靠图像清晰、通话可靠、显示准确、灵敏度高而且造型独特、新颖美观等优点于一体的智能产品智能电视监控门铃系统，因此图像转换系统是本课题研究的目标。关键词：图像转换系统，智能化，单片机IMAGE CONVERSION SYSTEMABSTRACT At present, Chinas housing development has entered a new period of development, the intelligent systems have been used as intelligent office a
3、nd intelligent residential district is an important component of design is mainly based on a wired or wireless condition, application of microcontroller programming techniques, duplex intercom technology, camera and video display technology and the design of a visual intercom intelligent system The
4、system uses hybrid technology, namely speech digital, video simulation The video signal is an analog transmission; audio frequency signal and a control signal to digital transmission, the design is based on SCM AT89C2051 as control core, with call detection module, a picking and hanging detection mo
5、dule, video display and control module, unlocking and audio signal input / control module, an input audio signal amplification module, an audio signal output amplifier module and key component to form an image conversion. Intelligent television monitoring doorbell system is a new generation of elect
6、ronic security systems, and is an ideal safety device Families in the interior, through the TV screen image, speech communication, remote understanding outside, to accurately judge the identity of visitors, decide whether or not to open the door to receive the support of family, personal and propert
7、y safety People need urgently a not only safe and reliable image clarity, accurate, reliable, call showed high sensitivity and unique shape, novel appearance on the advantages of integration of intelligent products - intelligent television monitoring doorbell system, so the image conversion system i
8、s the goal of this research.KEY WORDS: intelligent monitoring doorbell system , intelligent, MCU目录前言4第1章 智能监控门铃总体方案的设计51.1系统的工作原理51.2 系统设计原则和结构61.2.1系统设计原则和指导思想61.2.2 系统结构61.3 智能电视门铃简介与功能特征71.3.1 智能电视门铃简介71.3.2功能特征8第2章 系统软件工作流程与实现102.1系统信号处理102.2 软件设计工作流程112.3 软件程序设计132.4 软件抗干扰设计15第3章 系统硬件电路设计173.1单
9、元电路的选择173.1.1单片机的选用173.2 控制模块的设计与实现183.2.1 呼叫及摘挂机检测模块设计及实现183.2.2 视频显示及控制模块设计及实现183.2.3 开锁和音频信号输入/出控制模块设计及实现193.2.4音频信号放大处理模块设计及实现19第4章 智能监控门铃的安装204.1 控制主机与电视机连接及电视机搜索调台方式204.2 控制主机与门口监控机连接方式204.3 主要技术参数204.3.1 智能电视控制主机技术参数204.3.2 数码式口机技术参数21第5章LCD电视线路原理图分析225.1 电视机原理图22结 论24谢 辞25参考文献26附录27外文资料翻译29前
10、言伴随着科学技术的飞速发展，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一个角落，智能门铃系统进入住宅，它正全方位地改变人类的社会生活，给人们带来便利。由于人们生活水平不断提高，越来越重视住宅的质量、安全性以及信息的获取和管理，这大大促进了智能门铃系统的发展。各种方便于生活的智能门铃系统开始进入人们的生活，以单片机为核心的智能门铃系统就是其中之一。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果，它更让我们懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科技技术的发展。本设计就是在Atmege16单片机的基础上将传统门铃智能化，以方便社会和大众生活，作为智能化的门铃，实用性高，适用于批量性和小
11、型化生产。智能门铃设计的原则：可靠性系统应保持长期安全地运行。安全性系统应具备必要的安全保护和保密措施。抗干扰性对各类用户的误操作应有提示或自动消除的能力。适应性系统应对不断发展和完善的统计核算方法、调查方法和指标体系具有广泛的适应性。可扩充性，实用性注重采用成熟而实用的技术，使系统建设的投入产出比最高。能产生良好的社会效益和经济效益。先进性在实用的前提下，应尽可能跟踪国内外最先进的计算机硬件软件技术，使系统具有较高的性能指标。易操作性贯彻面向最终用户的原则，使用户操作简单直观，易于掌握。发展智能住宅小区是住宅产业现代化的必然选择。一方面，随着生活水平的提高，居民对住宅的功能、质量提出了更高的
12、要求：另一方面，由于家庭经济水平的差异、家庭结构的多元化，居民对住宅从户型、面积、功能、环境等也有不同层次的要求：第三，随着个人计算机的普及，家庭工作空间已成为潮流。研发智能电视监控门铃已成为一个炙手可热的课题，近几年来， 随着市场上智能化楼宇的不断升温， 门铃系统已作为智能化办公室和智能化住宅小区的一个重要组成部分，被各商家和用户所接受。这使智能门铃系统得到了飞跃式的发展。在本设计中采用的单片机控制多模块设计便于检查和维修。一个完整地智能门铃相当于一个简单的单片机系统，有智能门铃设计电路、单片机、显示电路等构成。单片机是集成的IC芯片，只需根据实际设计要求选型，其他部位都要根据应用要求和性能
13、指标自行设计。我们根据人们实际的需求做出更完美的智能电视监控门铃系统。综上所述，智能化住宅和智能小区近几年在全球以及在中国的快速发展和火爆是信息技术发展寻找更广阔的市场结合点的必然结果，是IT产业向传统建筑产业以及人们生活渗透的必然结果。在网络信息服务飞速发展的情况下，致力于高质量、高自动化、高智能化、高实用性的门铃系统。第1章 智能监控门铃总体方案的设计1.1系统的工作原理图1-1所示为该可视对讲门铃室内分机的工作原理框图。室外分机的原理图与此图类似。本图中以单片机AT89C2051作为系统控制核心，配以呼叫检测模块、摘挂机检测模块、视频显示及控制模块、开锁和音频信号输入/控制模块、音频信号
14、输入放大模块、音频信号输出前置放大模块以及按键组成。室内分机的工作原理图如下：图1-1 室内分机的工作原理当来访者按门铃开关传来呼叫主人的门铃信号时，AT89C2051的P1.7脚通过呼叫检测模块检测到门铃呼叫信号，其P1.4脚输出开启视频显示控制信号到视频显示及控制模块；其P1.6脚输出允许通话控制信号到音频控制模块，同时进行15s定时。若主人不在家或通过辨认CRT显示器中显示的来访者决定不接见，则15s后AT89C2051通过 P1.4和P1.6脚分别输出关闭视频显示信号和禁止通话信号；若主人决定接见来访者，则摘机。AT89C2051通过P1.5脚检测到已摘机，则终止15s定时。主人的话音
15、音频信号经过前置放大模块放大后，经CN的4脚AIO线传到门口室外机供来访者听话，而来访者的话音音频输入信号经放大模块从AIO线取出放大后送耳机发声，完成通话动作。主人通过通话询问并从显示屏中观察来访者的表情，进一步判明来访者的身份和意图，判明后主人按下开锁键 “UNLOCK”，AT89C2051经P1.6脚输出的开锁信号经由AIO线传到门口室外机，控制防盗门的电控锁的电磁铁动作，门被打开。客人进门后，防盗门依靠闭门器的作用再次关上。主人挂机，AT89C2051通过P1.5脚检测到已挂机，则由P1.4和P1.6脚分别输出关闭视频显示信号和禁止通话信号，恢复收铃状态。另外，主人还可通过按主动监视键
16、“MORNITOR”，来开启显示屏显示来访者或查看门外的情况。该系统是一个在有线或无线条件下，应用了单片机编程技术，双工对讲技术、摄像及视频显示技术而设计的一种可视对讲智能系统。该系统采用模数混合技术，即语音数字，视频模拟。视频信号为模拟传输；音频信号及控制信号为数字传输，所以其工作原理也要分别从模拟和数字两路来阐述。 首先是模拟传输的这一路。这一路传输的是视频模拟信号，为单向传输。在室外，视频信号经过摄像头的采集和处理，传到射频发射模块的视频输入端，由射频发射模块发射出去在室内，由相应的射频接收模块接收这路视频模拟信号，然后从射频接收模块的视频输出端送至显示屏，显示图像。另一路就是数字传输的
17、一路。这一路数字传输的信号包括音频信号和控制信号，均为双向传输。在室内，模拟语音信号经过语音芯片的处理转换为数字信号以及控制操作经过单片机的处理转换为相应的控制信号(监视、摘挂机及开锁信号)，经过的处理和打包，再传到数字传输模块，通过模块的天线发射出去。在室外，由另一块数字传输模块接收这路数字信号，然后进行解包和处理，然后分别把音频信号和控制信号传到语音芯片和单片机中，音频信号经过语音芯片处理后送至扬声器，控制信号经过单片机的处理去控制各部分协调工作。另一个方向(从室外到室内)的音频信号和控制信号(呼叫信号)也是通过类似的方式进行发送和接收。 智能电视监控门铃系统是新一代电子安全防范系统，是一
18、种理想的安全防范装置。家人可以在室内，通过电视屏幕看图像、语音对讲，远距离了解门外的情况，准确判断来访者的身份，决定是否开门接待，保障家庭的人身和财产安全。1.2 系统设计原则和结构1.2.1系统设计原则和指导思想设计可视对讲系统方案，应遵循以下几个原则：1.实用性和先进性：所设计的智能化对讲系统应该在体现实用的原则下，尽可能的采用先进的技术和方法，力求物尽其用，不虚设浪费。2.可靠性和稳定性：考虑技术先进的同时，应确保系统可靠稳定的运行。3.可扩展性和易维护性：为了适应用户要求，必须充分考虑系统的升级能力和扩展能力。同时系统应便于维护，尽可能的降低系统的运行和维护费用。4.具有高性能价格比，
19、能够做到物有所值，追求物超所值。1.2.2 系统结构该系统由两部分组成：室内机部分和室外机部分。室内机结构图其主要由室内机控制器、无线收发机、显示设备、通话设备、门铃和报警、开锁等控制信号输入键组成。室内机控制器的作用与门口机控制器作用类似，无线收发机用于接收门口机传来的信号，发送音频信号和各种数字信号给门口机，显示设备用于显示门口视频，户主可根据不同的情况选择不同的控制按键。室内机结构图如图1-2所示图1-2 室内机结构图门口机结构图如图1-3示，其主要包括：门口机控制器、无线收发机、键盘、摄像头、喇叭、麦克、报警装置等几部分。无线收发机用于发射视频信号、音频信号和各种数字信号给室内机和监控
20、中心，并接收室内机发送过来的音频信号和各种数字信号。该系统中视频信号为单向传输，在室内可以观察到门口的情况，在门口无法查看室内情况，所以门口机接收到的信号中没有视频信号；键盘用于输人房间号；摄像头用于捕捉门口视频信号；喇叭和麦克用于户主和访客进行语音交流；报警装置用于当户主遇到特殊情况时报警。图1-3 室外机结构图1.3 智能电视门铃简介与功能特征1.3.1 智能电视门铃简介1. 实现了可视与非可视任意选择、电视画面与自动门铃图像自动切换。（1）当电视正常播放节目时，来访者按动门铃后，电视画面立即自动切换成来访者影像，经遥控器操作对讲、开锁或15秒钟后，电视机则自动切换到原电视节目画面。（2）
21、当主人看喜欢的电视节目时，可设置“停显”状态，有人按动门铃，电视画面不切换，仍可对讲、开锁。（3）当电视机处于遥控关机状态时，有人按动门铃，电视机瞬间自动开机显示来访者影像，15秒钟后电视机自动关闭。（4）电视机彻底关闭电源（室内主机处于待机）状态下，有人按动门铃，电视机不开机显像，仍可以对讲、开锁，记忆存储图像资料。（5）室内主机及电视机切断电源（室外门口机处待机状态）仍可以对讲、开锁。经使用证明，该智能电视监控门铃系统，色彩真、屏幕大、图像清、功能新、性价比高，将引领楼宇可视对讲新潮流。 2. 操作简便便是一大创新。手持电视机“功能遥控器”，可操作室外监视、录放存储图像、停止显像、双向语音
22、对讲、遥控电子开锁、楼宇房号设置编码功能，轻松自如地享受智能科技新生活。3. 设置了数码图像存储记忆功能，可持续存储32幅来访者影像资料。当来访者按启门铃后，即使电视机在关机状态下，其图像也会被智能主机存储记忆。用户上班或出差回家后，可通过功能遥控器“监视”、“放像按键，查看来访者日期、时间及图像。如有人入室作案，其影像资料都会被记忆存储，为公安部门侦破案件提供了有力的证据。4. 在国内同行业中率先创新解决了彩色门铃夜间显像效果差的难题。该门口机增设的自动补光系统，可根据室外光线强度变化，自动调节补光亮度，无论阴雨天或漆黑夜间，彩色显像均能达到白天的可视效果。5. 适用性广，安装操作十分方便。
23、全面兼容国内外各种彩电制式及监视器、显示器，适用所有非遥控、存台节目不足、不能接受增补节目频道的旧式电视机。该产品不用复杂的红外学习识别操作，只需将有线电视或电视天线与智能控制主机插孔连接，就完成了安装过程。该产品主要由门口监控机、智能电视控制主机、功能遥控器组成。由门口监控机摄取摄像资料，通过智能电视控制主机，利用家庭现有电视机实现影音传输。该系列产品分为单户（楼宇单元）有线连接型和单户无线传输两大类。有线连接型，适用于楼宇单元布线安装，可与管理中心联网，无线传输型适用于已建住宅、宾馆及别墅安装，无需穿墙布线。上述产品均可根据客户需求选配数码图像记忆功能及防盗报警功能，组成完整的智能电视监控
24、门铃系统。该系统可广泛应用于高层楼宇、住宅小区、别墅、宾馆、及其其它监控和经营场所。1.3.2功能特征1. 智能电视监控门铃系统主要功能特征：（1）“电视机替代4”壁挂式彩色显像，屏幕大，色彩真，图像清晰。（2）可视与非可视任意设定，电视画面与来客图像画面自动切换，电视机可自动开关机。（3）手持“功能遥控器”可实现双工语音对讲、监视、开锁、停止显像、手动录放像、楼宇房号设置等全新功能。（4）全面兼容国内外各种制式电视机及各种型号显示器、监视器，可接收存储多达200个频道电视节目。（5）与数码图像存储记忆功能结合，可接续存储、查看最近32位来访者影像资料。增设自动调节补光系统，率先创新解决彩色显
25、像夜间效果差的难题。（6）微电脑全双工对讲系统，具静噪功能，并彻底解决回音、啸叫。（7）可与智能小区管理中心联网。2. 智能控制主机主要功能特征（1）该控制主机采用大屏幕彩色电视机最新IC总线控制技术、频率锁相技术和一流的工艺设计生产而成，可接收所有PAL制式有线(含增补频道)或无线电视信号（2）本机具有智能选台器全新功能，含自动快速搜台，可接收存储多达200个电视节目，适应未来有线电视台联网需要。（3）具有美观的下拉式中英文菜单显示，操作简单方便，显示清晰，功能齐全。第2章 系统软件工作流程与实现2.1系统信号处理一、门铃信号由装于门口摄像头上的按钮开关提供，控制器接收到该信号后作以下处理：
26、1. 若系统处于复位状态，则开启监视器电源和监视信号电源，使系统进人监控状态，同时启动定时器，开始计时，等待其他信号。若计时15秒后仍无其他信号，则关闭所开启的所有电源，使系统复位。2. 若系统处于收视或收听状态，则切断收视或收听信号电源，执行前面的处理。但15秒后复位时，仍恢复原来的收视或收听状态。3. 若系统处于和外线通话状态，则在进人与来访者对讲状态之前，为外线信号提供不掉线电源，使系统能在外线与来访者之间选择对话，并保持外线信号不断。4. 若系统有录音或录像设置(主人不在)，则为语音片提供电源，使其发声。然后启动录音或录像电源，开始计时录音或录像。计时90秒后，恢复原来的设置状态。二、
27、耳机信号由电话机耳机状态提供，分以下两种情况处理：1. 挂机状态若有对讲信号，则进人录音设置状态，等待设置操作：若有监控信号，则在监控和非监控状态之间转换：并有使自动监控状态复位的功能。2. 摘机状态若有对讲信号，则在外线与来访者之间转换对讲目标：若有监控信号，则转换监控状态：若有门铃信号，且无录音、录像设置，则进人自动监控状态。三、对讲信号由控制面板上的对讲按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：1. 若系统处于复位状态，则进人录音设置状态，等待设置操作。2. 若系统处于非复位状态且挂机，该信号无效。3. 若系统处于摘机状态，则在外线与来访者之间转换对讲目标，但转换时须处理外线备用电源的开
28、闭，保持外线信号不间断。四、监控信号由控制面板上的监控按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：1. 若系统处于监控状态，则停止监控，恢复到监控前的状态。2. 若系统处于非监控状态，则进人监控状态。五、转换信号由控制面板上的转换按钮提供，控制器查询到该信号后作以下处理：1. 若系统处于复位状态，则进人录像设置，等待设置操作。2. 若系统处于监控状态，该信号无效。3. 若系统处于其他状态，除保持外线信号不间断外，还要使系统复位。2.2 软件设计工作流程门口机和室内机工作流程如图3-1和图3-2所示。通过门口机键盘输入房间号，控制器将其转变成双音多频形式的ID码，无线收发设备将ID码调制到2.4G
29、Hz的载波上发射出去。室内机通过无线收发设备接收到门口机信号后，控制器将其转变成ID码，并与控制器自身的ID码比较，若两者不一致则置之不理，若相同则单片机产生振铃信号触发门铃。门铃响后，室内单片机控制模拟开关，接通视频线路，并发送接通视频的“OK”信号给门口机。门口机接收到室内机发射来的“OK”信号后也会控制模拟开关接通视频信道。户主就可以通过室内显示器看到门口的情况。如果户主不在或不想接见访客，15秒后系统判断超时。自动切断视频停止振铃，并复位到初始状态；若户主决定摘机，则室内机发送AUDIOON信号给门口机并且单片机控制模拟开关CD4066接通室内音频信道。门口机接收到AUDIO-ON信号
30、后接通音频信道。这样，户主与访客实现了相互通话。通话时间超过一分钟则系统自动复位。通话的同时户主可以观察室外的情况若明确可以开门后则按开锁键开锁。若发现意外情况可按报警键，挂机后系统一切复位。整个过程实现简单，各种信号的传输和模拟开关的通断都是在瞬间完成。音频信号和数字信号在单一信道中传输，有产生冲突的可能。由于数字信号的传输通常是在建立语音通信之前(如呼叫信号、摘机信号)或是在建立语音通信之后(如开锁信号、报警信号)，所以数字信号与音频信号很少冲突。若数字信号和音频信号同时传输，则优先传输数字信号，然后通过CD4066切换至传输音频信号，由于发射数字信号占用的时间很短，整个过程瞬间完成，人耳
31、是基本感觉不出来。图2-1 室内机软件流程图图2-2 室内机软件流程图2.3 软件程序设计主要完成对各种信号的查询和处理，实现系统功能。另外增加了对按钮抖动的处理，和可能出现的误操作的判断，以及可能出现的故障处理。单片机软件主要完成门铃呼叫信号、摘挂机、按键检测及相应控制信号的输出，完成来人呼叫后及主动监视15s定时等功能。用MCS-51语言编写的程序如下：室内机ORG 0000HMAIN： MOV SP, #50HCLR P1.6 ；输出关闭音频控制信号CLR 23H；清呼叫标志位GJ：JNB P1.5，MKEY；摘机呼叫无效JB P1.7，MKEY ；无呼叫信号 则转检查是否按下主动监视键
32、SETB 23H ；置呼叫标志LJMP TIM15s ；转15s定时MKEY： JB P1.3，GJ ；未按主动监视键再跳转挂机检查TIM15s：CLR P1.4 ；允许电源输出和开启视频显示MOVE 67H，#40 ；定时15sTIM： MOV 68H， #150TIM1：JNB 23H，DLY ；判断是否为呼叫定时JNB P1.5，DJ ；是，则判断呼叫后15s内是否摘机，若摘机则跳转到允许通话DLY：CALL DELY5ms ；调5ms定时子程序DJNZ 68H， TIM1DJNZ 67H， TIMSETB P1.4 ；定时15s时间到，未摘机则关视频并禁止电源输出CLR 23HLJMP
33、 GJ ；转挂机检测DJ： SETB P1.6 ；允许通话 CLR 23H ；清呼叫标志UNLOCK：JB P1.2，GJ1 ；若未按下开锁则跳转检查挂机 CLR P1.6 ；若按下开锁则输出开电控锁信号CALL DELY5ms SETB P1.6 ；恢复通话GJ1： JNB P1.5 UNLOCK；若未挂机继续检查是否按下开锁键CLR P1.6 ； 若挂机，则禁止通话SETB P1.4 ；关视频显示及视频音频通话电源LJMP GJDELY5ms：MOV 65H，#11 ；5ms定时子程序DLY1： MOV 66H， #225 NOP DJNZ 66H，$DJNZ 65H，DLY1RET室外机
34、ORG 0000HMAIN： MOV SP，#65HHP： CLR 24H ；清呼叫标志位 JNB P3.3，MONK ；摘机呼叫无效 JB P1.7，MONK ；呼叫检测SETB 24H ；置呼叫标志位 LJMP DSH15s MONK： JB P1.3，HP；主动监视检测DSH30s： CLR P1.6；允许对讲和视频显示 MOV 75H，#40 ；15s定时 DSH： MOV 76H，#150 DSH1： JNB 24H，DLY；呼叫定时判断 JNB P3.3，SPK ；摘机检测，若摘机则转允许通话DLY： CALL DELY5ms ；调5ms定时 DJNZ 75H，DSHCVS： SE
35、TB P1.6 ；定时到，未摘机则关视频和对讲 LJMP HP SPK： CLR 24H UNLK： JB P1.4，HP1 ；开锁检测 CLR P1.5 ；输出开锁信号 CALL DELY5ms SETB P1.5；恢复通话 HP1： JNB P3.3，UNLK ；挂机检测 LJMP CVSDELY5ms： MOV 73H，#13 ； 5ms定时 DLY1： MOV 74H，#191 DJNZ 74H，$ DJNZ 73H，DLY1 RET2.4 软件抗干扰设计微机应用系统在采取硬件抗干扰措施之后，强干扰仍会冲破层层硬件抗干扰防护层进入系统，对系统形成干扰。此时的干扰不能造成硬件系统的损坏，
36、但常常使微机系统不能正常运行，致使检测数据出错或控制失灵。为此，必须从软件上采取抗干扰措施。软件抗干扰不属于微机系统的自身防御行为，采用软件抗干扰措施的最根本的前提条件是系统中抗干扰软件不会因干扰而损坏。在单片机应用系统中，由于程序及一些重要常数都存储在ROM中，这就为软件的抗干扰创造了良好的前提条件。因此，软件抗干扰的设置前提条件概括为：1. 在干扰作用下，系统硬件系统部分不会受到任何损坏，或易损坏部分设置有检测状态可供查询：2. 程序区不会受干扰侵害：3. RAM区中的重要数据不被破坏，或虽被破坏可以重新建立。控制系统受干扰后反应在单片机上的就是所谓的“冲程序”，即程序指针乱跳，出现程序跑
37、飞和非法死循环等现象，导致程序失控。因此，需对单片机系统采取一些有效措施，这里主要采取了下面三种措施：1. 指令冗余当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱。本文在一些对程序流向起决定作用的指令之前插入两条NOP指令，保证弹飞的程序迅速纳入正确的控制轨道，此类指令有RET,RETI. ACALL,LCALL,DJNZ等。在某些对系统工作状态至关重要的指令以保证被正确执行。2. 软件陷阱法当弹飞的程序落到非程序区(如EPROM中未使用的空间和未使用的中断向量区等等)时，指令冗余就不起作用了：只有在非程序区设置拦截措施，使程序掉入软件陷阱，强行将程序纳入正轨。所谓软件陷阱
38、，就是一条引导指令强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对从程序出错进行处理的程序。它一般由一条跳转指令和空操作指令组成本文在未使用的中断向量区以及未使用的大片EPROM区用“LJMP #0000H”添满，这样不论PC失控后指向哪一个字节，最后都能导致程序回到复位状态。3、程序运行监视系统(WATCHDOG)当程序弹飞到一个临时构成的死循环时，冗余指令和软件陷阱也无能为力了，此时系统将完全瘫痪，程序运行监视系统能及时发觉死循环并能使系统复位。第3章 系统硬件电路设计3.1单元电路的选择3.1.1单片机的选用AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM
39、)的低电压，高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器，ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机，它对许多嵌入式控制应用提供高度灵活和成本低的解决办法。此外，从AT89C2051内部结构图与8051内部结构基本一致（除模拟比较器外），引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致，但P1口、P3口有其独特之处。AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的
40、8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。主要性能参数如表3-1所示。表3-1 AT89C51性能参数兼容MCS51指令系统2k 可反复擦写(1000次)FlashROM15个双向I/O6个中断源两个16位可编程定时/计数器2.7-6V的宽工作电压范围时钟频率0-24MHz128xbit内部RAM两个外部中断源两个串行中断可直接驱动LED两级加密位低功耗睡眠功能内置一个模拟比较放大器可编程UARL通道软件设置睡眠和唤醒功能图3-1 AT89C2051芯片管脚图3.2 控制模块的设计与实现3.2.1 呼叫及摘挂机检测模块设计及实现呼叫检
41、测模块由附图1中的D5、R16、R17、C1、Q7及AT89C2051的P1.7脚及其上的上拉电阻R18构成。当来访者按下门铃开关，由CN的7脚的HJ线传来的门铃呼叫信号一路经扬声器发出门铃呼叫声，另一路经过D5反向截止，R16与C1组成的充放电电路，由R17驱动三极管Q7导2通，使AT89C2051的P1.7脚由高电平变为低电平，完成呼叫检测。 附图1中的压键开关、AT89C2051的P1.5脚及其上的上拉电阻R6构成摘挂机检测模块，当主人摘机后压键开关转换状态，P1.5脚的电平由高变低，完成摘机检测。反之，完成挂机检测。3.2.2 视频显示及控制模块设计及实现设计的视频显示及控制模块如附图
42、1所示，主要由Q3、Q4、Q5、Q6、继电器HRJ、视频显示屏及AT89C2051的P1.4脚及其上的上拉电阻R12构成。视频显示屏选用具有显像作用，工作电压为12V的国产金阳牌4寸黑白扁平显像管。设计时为了同时对显示屏的12V直流工作电源和CN的5脚VID输入的视频信号进行控制，选用HJR型双刀双掷电磁式继电器并利用其常开触点，R4对继电器线圈起限流保护作用，D3对继电器线圈起续流保护作用。待机时，P1.4脚输出高电平，Q6导通，Q4和Q5截止。当AT89C2051检测到呼叫信号或主人按下主动监视键时，P1.4脚输出低电平，Q6截止，Q4、Q5导通。Q4导通使大功率三极管A940导通，由CN
43、的1脚V+送来的18V直流电源，经A940的集电极输出，提供继电器线圈工作电压和12V集成稳压器的输入电源，并经CN的6脚VDC给室外机的视频摄像镜头提供受控的输入电源。Q5导通，继电器吸合给视频显示屏提供工作电压及视频信号以显示视频图像。3.2.3 开锁和音频信号输入/出控制模块设计及实现附图1中的压键开关、R2、R3、Q1、Q2、AT89C2051的P1.6脚及其上的上拉电阻R1构成了开锁和音频信号输入/出控制模块。待机时，即使摘机使压键开关转换状态，但P1.6脚输出低电平，Q1截止，Q2基极得电导通，使AIO对地短路而禁止通话。当AT89C2051检测到门铃呼叫信号时，P1.6脚输出高电
44、平使Q1导通，Q2因基极对地短路而截止，允许通话。但若主人未摘机，则压键开关不转换状态，来访者仍不能与主人进行通话。这很好地解决了同类产品或其它未使用单片机控制的单户可视对讲门铃任何状态下，摘机即可通话，以及来访者呼叫后，即可从室外机的扬声器听到室内发出的声音等缺陷。3.2.4音频信号放大处理模块设计及实现声电转换器件选择灵敏度高，频率响应好的驻极体传声器，但经传声器转换形成的音频电压信号比较微弱，不适宜直接传输，为此需要设计音频输出信号前置放大处理模块。为了降低成本，音频输出信号前置放大采用三极管进行两极放大。附图1所示，分压电阻R19、R20、R21和滤波电容C10为传声器提供直流工作电压
45、，传声器产生的音频信号经C11耦合，C12滤波输入到Q8的基极，经Q8放大后，由集电极输出直接耦合到Q9的基极，再经Q9放大由集电极输出。R30起到两个作用，一是给AIO电路供电，二是将Q9集电极输出的音频信号混合到音频输入输出线AIO，并送到室外机（防盗门端），经再次放大，供来访者听话。图中的R25、R26、R27、R28及R29为Q8、Q9的直流工作限流电阻。来访者传声器产生的并经前置放大的音频输入信号，由于传输衰减需要再次放大，为此需设计输入音频信号放大模块。设计时，可选用通用集成运算放大器来设计，但所需外围器件较多，并且音频放大效果不够理想，为此选用具有所需外围器件少，工作电压为4V12V，低变形和低功耗等特点的专用音频集成功率放大器LM386，并且采用放大倍数为20倍的典型接法。如附图2所示，C8从AIO线取出的输入音频信号经C9和R22滤波后，由LM386的3脚输入，经过20倍放大后由5脚输出，再经C7和R24滤波，由C6耦合到频率特性好，谐波失真小的平膜动圈式耳机发声，完成通话动作。另外，还设计了两个独立式按键，用于开锁和主动监视，设计的独立式按键如附图（1）所示。 第4
