專利名稱：新型無線可視對講系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線多媒體技術，尤其是一種無線可視對講系統。
背景技術：
近幾年，隨著高速無線網絡通信的發展，同時也因為無線通信的 固有優點(如架設靈活方便、適于移動等)，綜合語音、數據、視頻業 務的無線多媒體通信的應用也越來越普遍。無線多媒體通信是多媒體 和無線通信這兩個領域技術相互交叉的產物，它一方面向人們提供了 多媒體服務，另一方面也展現了一個廣闊的技術領域，成為通信界乃 至信息產業界的一個熱點。目前，無論是在可視電話、門禁監視系統、 智能大廈管理，還是在視頻會議、酒店網絡服務、遠程教育等各個領 域，無線多媒體通信都具有廣闊的應用前景，必將成為未來多媒體應 用的主流。
目前市場主要存在兩類對講系統。 一類是以模擬信號為對象的視
音頻有線傳輸，如韓國Seyeon Technology的Flexwatch系列，德國 TCS公司的可視對講系統，佳樂電器有限公司的DH-1000A智能型對講 系統等。他們的共同點是解決了多媒體數據的實時傳輸問題，但都是 基于有線的系統，必須進行前期布線。并且有線產品在設備更新、樓 層改建時也不可避免會碰到布線方面的困難。另一類如臺灣廣華電子 HC-3012W型無線遙控門鈴，摩托羅拉GP2000無線對講機等，都是目 前比較典型的無線遙控傳輸產品。雖然這些產品已經實現了無線與音 頻的結合，但由于多媒體數字化后的信息量很大，要進行實時無線傳輸具有相當的難度，沒有實現視頻功能。目前國內外流行的壓縮技術
是MPEG2、 MPEG4和H.263等協議，MPEG2壓縮后的數據率為 2Mbps，在無線信道上傳輸顯然不可取；MPEG4和H,263壓縮后的數 據率小于100kbps，但一般都采用軟件的方法實現壓縮和解壓縮功能， 要完全用硬件實現有相當大的難度。
發明內容
為了克服己有的無線對講系統的數字化后信息量大、實時性差、 不具有視頻功能的不足，本發明提供一種采用模擬和數字混合技術， 實現視頻、音頻及控制信號的壓縮、編碼、傳輸以及接收，實時性好 的新型無線可視對講系統。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是-
一種新型無線可視對講系統，包括室內機和室外機，所述的室內 機包括第一控制按鍵、用于處理控制信號的第一單片機、第一麥克風 和第一揚聲器、第一語音芯片、第一可編程控制器CPLD以及第一無 線數字傳輸模塊，所述的室外機包括第二控制按鍵、用于處理控制信 號的第二單片機、第二麥克風和第二揚聲器、第二語音芯片、第二可 編程控制器CPLD以及第二無線數字傳輸模塊，所述第一無線數據傳 輸模塊與第一無線數字傳輸模塊配合，所述的室外機還包括用于采集 視頻信號的攝像頭、用于發射視頻信號的射頻發射模塊，所述的攝像 頭連接射頻發射模塊的視頻輸入端，所述攝像頭、射頻發射模塊連接 第二單片機，所述的室內機還包括射頻接收模塊、顯示屏，所述的射 頻接收模塊與射頻發射模塊配合，所述射頻接收模塊的視頻輸出端連 接顯示屏，所述射頻接收模塊、顯示屏連接第二單片機。作為優選的一種方案在所述室內機中，所述第一控制按鍵包括 監視按鍵、摘掛機按鍵以及開鎖按鍵，所述第一控制按鍵連接第一單 片機，所述第一單片機連接第一語音芯片和第一可編程控制器CPLD， 所述第一麥克風和第一揚聲器連接第一語音芯片，所述第一語音芯片
連接第一可編程控制器CPLD，所述的第一可編程控制器CPLD連接
第一無線數字傳輸模塊。
進一步，在所述室外機中，所述第二控制按鍵包括呼叫按鍵，所
述第二控制按鍵連接第二單片機，所述第二單片機連接第二語音芯片
和第二可編程控制器CPLD，所述第二麥克風和第二揚聲器連接第二
語音芯片，所述第二語音芯片連接第二可編程控制器CPLD，所述的
第二可編程控制器CPLD連接第二無線數字傳輸模塊。
更進一步，所述室外機還包括電鎖，所述的電鎖連接單片機。 本發明的技術構思為本發明主要由兩個部件組成，分別為無線
可視對講系統的室內部分和室外部分。在兩部件上安裝模數轉換及數
模轉換、復雜可編程邏輯器件(CPLD)嵌入式模塊和上變頻下變頻
模塊。整個系統的核心部分CPLD嵌入式模塊是將算法嵌入到CPLD
芯片中來實現的，其系統實現的關鍵技術都集中在此模塊中。室內機
主要由第一語音芯片、第一 CPLD、第一單片機、顯示屏、射頻接收
模塊及第一無線數字傳輸模塊等組成。室外機主要由第二語音芯片、
第二 CPLD、第二單片機、攝像頭、電鎖、射頻發射模塊及第二無線
數字傳輸模塊等組成。
除了按模塊進行組織以外，為了便于系統的實現，我們也將系統
按視頻、音頻、信道、射頻及控制五部分來完成。視頻部分包括模擬
傳輸、液晶顯示；音頻部分包括A/D及D/A、音頻壓縮解壓縮；信道部分包括復用解復用、糾錯編碼、加密解密、數字調制與解調；射頻 部分重點解決2.4GHz頻段的發射與接收；控制部分包括了整個系統 的協同運作，將采用單片機來實現。
硬件部分如A/D、 D/A、液晶顯示、射頻處理等將重點考慮采用 成熟的芯片來實現，而軟件部分將重點考慮采用CPU+FPGA芯片相 結合的方法實現，在算法上做優化處理外，還必須考慮芯片的成本， 力求使成本降到最低限。
為了使系統具有存儲放像功能，還必須考慮采用適當的SDRAM 技術。
本發明裝置實際上是一個模數混和的控制裝置。視頻信號為無線 模擬傳輸；音頻信號及控制信號為無線數字傳輸。所以其工作原理也 要分別從模擬和數字兩路來闡述。
首先是模擬傳輸的這一路。這一路傳輸的是視頻模擬信號，為單 向傳輸。在室外，視頻信號經過攝像頭的采集和處理，傳到射頻發射 模塊的視頻輸入端，由射頻發射模塊發射出去。在室內，由相應的射 頻接收模塊接收這路視頻模擬信號，然后從射頻接收模塊的視頻輸出 端送至液晶屏，顯示圖像。
另一路就是數字傳輸的一路。這一路數字傳輸的信號包括音頻信 號和控制信號，均為雙向傳輸。在室內，模擬語音信號經過第一語音 芯片的處理轉換為數字信號，傳到第一 CPLD，同時，控制操作經過 第一單片機的處理轉換為相應的控制信號(監視、摘掛機及開鎖信號)， 也傳到第一CPLD，經過第一 CPLD的處理和打包，再傳到第一無線 數字傳輸模塊，通過模塊的天線發射出去。在室外，由第二無線數字 傳輸模塊接收這路數字信號，然后傳到第二 CPLD進行解包和處理，
7然后分別把音頻信號和控制信號傳到第二語音芯片和第二單片機中， 音頻信號經過第二語音芯片處理后送至揚聲器，控制信號經過第二單 片機的處理去控制各部分協調工作。另一個方向(從室外到室內)的 音頻信號和控制信號(呼叫信號)也是通過類似的方式進行發送和接 收。
本發明的有益效果主要表現在1、具有視頻功能；2、實時性好。
圖1為本發明的室內機結構框圖。
圖2為本發明的室外機結構框圖。
圖3為本發明的室內機電路圖。
圖4為本發明的室外機電路圖。
圖5為本發明的室內機控制流程框圖。
圖6為本發明的室外機控制流程框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
參照圖1 圖6， 一種新型無線可視對講系統，包括室內機和室外 機，所述的室內機包括第一控制按鍵、用于處理控制信號的第一單片 機、第一麥克風和第一揚聲器、第一語音芯片、第一可編程控制器 CPLD以及第一無線數字傳輸模塊，所述的室外機包括第二控制按鍵、 用于處理控制信號的第二單片機、第二麥克風和第二揚聲器、第二語 音芯片、第二可編程控制器CPLD以及第二無線數字傳輸模塊，所述 第一無線數據傳輸模塊與第一無線數字傳輸模塊配合，所述的室外機 還包括用于采集視頻信號的攝像頭、用于發射視頻信號的射頻發射模 塊，所述的攝像頭連接射頻發射模塊的視頻輸入端，所述攝像頭、射頻發射模塊連接第二單片機，所述的室內機還包括射頻接收模塊、顯 示屏，所述的射頻接收模塊與射頻發射模塊配合，所述射頻接收模塊 的視頻輸出端連接顯示屏，所述射頻接收模塊、顯示屏連接第二單片 機。
在所述室內機中，所述第一控制按鍵包括監視按鍵、摘掛機按鍵 以及開鎖按鍵，所述第一控制按鍵連接第一單片機，所述第一單片機
連接第一語音芯片和第一可編程控制器CPLD，所述第一麥克風和第
一揚聲器連接第一語音芯片，所述第一語音芯片連接第一可編程控制
器CPLD，所述的第一可編程控制器CPLD連接第一無線數字傳輸模
塊。在所述室外機中，所述第二控制按鍵包括呼叫按鍵，所述第二控
制按鍵連接第二單片機，所述第二單片機連接第二語音芯片和第二可
編程控制器CPLD，所述第二麥克風和第二揚聲器連接第二語音芯片，
所述第二語音芯片連接第二可編程控制器CPLD，所述的第二可編程
控制器CPLD連接第二無線數字傳輸模塊。所述室外機還包括電鎖，
所述的電鎖連接單片機。
圖3為本實施例的室內機電路圖(因電路圖過大，分解成兩張圖)，
它包括+12V電源接口 (Jl); +5V電源接口 G2);顯示屏接口 (J3); 2.4G接收模塊接口 (J4)，用來接收模擬語音和模擬視頻信號；揚聲 器(J5);音量調節接口 (J6);按鍵板接口 (J7); R903接口 (J8)， 用于發送數字語音，發送和接收控制信號；麥克風與揚聲器接口 (J9); 雙色燈接口 (JIO)。
室內機主板主要用到的電源有+12V， +5V,十3.3V和+3V， 其中+ 12V和+ 5V電源是分別通過Jl和J2接口由外部產生的，+3.3V 是+5V經過三端穩壓塊AS1117(U1)產生的，+3V只用在叮咚芯片ring (U2)的電源，我們這里是用+5V電源通過一個3V的穩壓管Dl 產生的。
本實施例可視對講的控制裝置對語音信號處理過程如下-
(1) 接收數字語音信號室外機到室內機的語音信號是以數字方 式傳輸的，nRF903 (J9)接收從室外機來的語音信號，先經過CPLD 芯片EPM3128ATC100 (U5)處理，如解包、幀同步等等，芯片輸出 幀同步、位同步信號以及16Kbps語音信號至語音處理芯片W9320
(U6)，經過語音解壓縮以及D/A轉換，輸出模擬語音信號至揚聲器。
(2) 發送數字語音信號室內機到室外機的語音信號是以數字方 式傳輸的，從麥克風(J8-l和J8-2)輸出的模擬語音信號輸入到語音 處理芯片W9320 (U6)，經過A/D和壓縮處理，得到16Kbps的數字 語音信號，輸入到CPLD芯片EPM3128ATC100 (U5)，進行如打包、 幀同步處理等等，然后再經過nRF卯3 (J9)發送到室外機。
本實施例可視對講的控制裝置對控制信號處理過程如下 (1)接收控制信號當單片機AT89S51 (U4)的21腳檢測到來 自室外機的呼叫信號后，執行如下三個操作
a. 觸發叮咚芯片，通過U4-3 口產生的觸發信號輸入到叮咚芯片 U2-l，從U2-6輸出的叮咚音首先輸入到音量調節模塊接口 J6-l，從 J6-2輸出的語音信號經過雙運放KA2209B后輸到叮咚音的揚聲器 J2-l。
b. 打開顯示器電源，單片機一檢測到呼叫信號，就在U4-24腳輸 出一個脈沖信號，通過兩個三極管Ql和Q2來打開顯示器地+ 12V電 源。
c. 從U4-16產生一個高電平信號來點亮按鍵板上雙色燈的紅燈，
10表示呼叫振鈴狀態。
(2) 發送監視信號當按下室內機按鍵板上地監視鍵時，單片機
U4-38就從按鍵板接口 J7-2接收到一個脈沖信號。檢測到此信號后， 就在U4-24腳輸出一個脈沖信號，向室外機發射此監視信號，用來主 動監視室外情況。
(3) 發送開鎖信號當按下室內機按鍵板上的開鎖鍵時，單片機 U4-37就從按鍵板接口 J7-3接收到一個脈沖信號。檢測到此信號后， 就在U4-23腳輸出一個脈沖信號，向室外機發射此開鎖信號，用來打 開電鎖。
(4) 摘掛機信號當室內有人摘機時，馬上通過S1來切斷叮咚 芯片U2-2的+3V電源，同時單片機U4-1檢測到摘機信號，U4-22腳 產生一個高電平信號來打開麥克風，可以進行語音傳輸。還有，U4-16 成為低電平的同時在U4-17產生一個脈沖信號點亮室內機按鍵板上的 綠燈，表示通話狀態。
當室內有人掛機時，室內機立刻返回待機狀態，并同時在U4-22 產生一個脈沖信號，輸入到CPLD后通過nRF903發送的室外機。
(5) nRF903控制信號通過單片機U4-28外接一個開關，產生 "1"或者"0"信號，通過U4-32來進行兩個頻道的選擇。因為nRF903
是半雙工的，所以收發狀態由單片機來控制，"1"表示發，"0"表示 收。
(6) 2.4G模塊的頻道選擇通過U4-34來產生上電/待機間信號 的切換。通過單片機U4-27和U4-26 口外接二個開關，產生四種不同 的組合信號通過U4-33來進行四個頻道的選擇。
(7) 配置信號單片機上的U4-4-8 口是用來配置語音芯片W9320的。
圖4為本實施例的室外機電路圖(因電路圖過大，分解成兩張圖)， 它包括+12V電源接口 (Jl); +5V電源接口 (J2);攝像頭接口 (J3); 2.4G接收模塊接口 (J4)，用來發射模擬語音和模擬視頻信號；開鎖 接口 (J5);按鍵板接口 (J6); R903接口 (J8)，用于發送數字語音， 發送和接收控制信號；麥克風與揚聲器接口 (J7)。
室外機主板主要用到的電源有+12V,十5V和+3.3V。其中+ 12V和+ 5V電源是分別通過J2和Jl接口由外部產生的，+3.3V是+ 5V經過三端穩壓塊AS1117(U1)產生的。
本發明可視對講的控制裝置對語音信號處理過程如下
(1) 發送數字語音信號室外機到室內機的語音信號是以數字方 式傳輸的，從麥克風(J5-l和J5-2)輸出的模擬語音信號輸入到語音 處理芯片W9320 (U5)，經過A/D和壓縮處理，得到16Kbps的數字 語音信號，輸入到CPLD芯片EPM3128ATC100 (U4)，進行如打包、 幀同步處理等等，然后再經過nRF903 (J8)發送到室內機。
(2) 接收數字語音信號室內機到室外機的語音信號是以數字方 式傳輸的，nRF903 (J8)接收從室內機來的語音信號，先經過CPLD 芯片EPM3128ATC100 (U4)處理，如解包、幀同步等等，U4輸出幀 同步、位同步信號以及16Kbps語音信號至語音處理芯片W9320(U5)， 經過語音解壓縮以及D/A轉換，輸出模擬語音信號至揚聲器(J5-3和 J5-4)。
本發明可視對講的控制裝置對控制信號處理過程如下 (l)發送呼叫信號當按下室外機按鍵板上的呼叫鍵時，呼叫信 號就從接口 J6-1輸入到單片機AT89S51 (U3)的38腳，單片機檢測
12到按鍵信號后，執行如下兩個操作
a. 經U3-32 口輸出到CPLD，通過nRF903發射模塊向室內機發 送呼叫信號。
b. 打開攝像頭電源
(2) 接收監視信號當單片機U3-35檢測到來自室內機的監視 信號時，U3-37腳產生監視信號，利用兩個三極管Q2和Ql來打開攝 像頭電源。
(3) 接收開鎖信號當單片機U3-34檢測到來自室內機的監視 信號后，U3-21腳產生開鎖信號，利用三極管Q3和Q4通過J7接口
來控制電鎖。
(4) 接收掛機信號當單片機U3-33檢測到掛機信號時，室外 機處于待機狀態。
(5) nRF903控制通過單片機U3-25外接一個開關，通過產生 "1"或者"0"信號通過U3-26來進行兩個頻道的選擇。因為nRF903
是半雙工的，所以收發狀態由單片機來控制，"1"表示發，"0"表示 收。用U3-28來產生上電/待機間信號的切換。
(6) 2.4G模塊的頻道選擇通過單片機U3-24和U3-23 口外接 二個開關，通過產生四種不同的組合信號通過U3-27來進行四個頻道 的選擇。
1權利要求
1、一種新型無線可視對講系統，包括室內機和室外機，所述的室內機包括第一控制按鍵、用于處理控制信號的第一單片機、第一麥克風和第一揚聲器、第一語音芯片、第一可編程控制器CPLD以及第一無線數字傳輸模塊，所述的室外機包括第二控制按鍵、用于處理控制信號的第二單片機、第二麥克風和第二揚聲器、第二語音芯片、第二可編程控制器CPLD以及第二無線數字傳輸模塊，所述第一無線數據傳輸模塊與第一無線數字傳輸模塊配合，其特征在于所述的室外機還包括用于采集視頻信號的攝像頭、用于發射視頻信號的射頻發射模塊，所述的攝像頭連接射頻發射模塊的視頻輸入端，所述攝像頭、射頻發射模塊連接第二單片機，所述的室內機還包括射頻接收模塊、顯示屏，所述的射頻接收模塊與射頻發射模塊配合，所述射頻接收模塊的視頻輸出端連接顯示屏，所述射頻接收模塊、顯示屏連接第二單片機。
2、 如權利要求1所述的新型無線可視對講系統，其特征在于在所述室內機中，所述第一控制按鍵包括監視按鍵、摘掛機按鍵以及開鎖按 鍵，所述第一控制按鍵連接第一單片機，所述第一單片機連接第一語音芯片和第一可編程控制器CPLD，所述第一麥克風和第一揚聲器連 接第一語音芯片，所述第一語音芯片連接第一可編程控制器CPLD， 所述的第一可編程控制器CPLD連接第一無線數字傳輸模塊。
3、 如權利要求2所述的新型無線可視對講系統，其特征在于在所述 室外機中，所述第二控制按鍵包括呼叫按鍵，所述第二控制按鍵連接 第二單片機，所述第二單片機連接第二語音芯片和第二可編程控制器 CPLD，所述第二麥克風和第二揚聲器連接第二語音芯片，所述第二語音芯片連接第二可編程控制器CPLD，所述的第二可編程控制器 CPLD連接第二無線數字傳輸模塊。
4、如權利要求3所述的新型無線可視對講系統，其特征在于所述室 外機還包括電鎖，所述的電鎖連接單片機。
全文摘要
一種新型無線可視對講系統，包括室內機和室外機，室內機包括第一控制按鍵、用于處理控制信號的第一單片機、第一麥克風和第一揚聲器、第一語音芯片、第一可編程控制器CPLD以及第一無線數字傳輸模塊，室外機包括第二控制按鍵、用于處理控制信號的第二單片機、第二麥克風和第二揚聲器、第二語音芯片、第二可編程控制器CPLD以及第二無線數字傳輸模塊，室外機還包括用于采集視頻信號的攝像頭、用于發射視頻信號的射頻發射模塊，攝像頭連接射頻發射模塊的視頻輸入端，室內機還包括射頻接收模塊、顯示屏，射頻接收模塊與射頻發射模塊配合，射頻接收模塊的視頻輸出端連接顯示屏。本發明采用模擬和數字混合技術，具有視頻功能，實時性好。
文檔編號H04N7/14GK101686369SQ200710070928
公開日2010年3月31日 申請日期2007年8月21日 優先權日2007年8月21日
發明者華驚宇, 孟利民, 張江鑫, 徐志江 申請人:浙江工業大學