1、洛阳理工学院毕业设计（论文） I 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
2、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。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 洛阳理工学院毕业设计（论文） II IMAGE CONVERSION SYSTEM ABSTRACT At present, Chinas housing development has entered a new period of development, the
3、 intelligent systems have been used as intelligent office and 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
4、and the design of a visual intercom intelligent system The 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, wit
5、h call detection module, a picking and hanging detection module, 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 televis
6、ion monitoring doorbell system is a new generation of electronic 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
7、door to receive the support of family, personal and property 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 m
8、onitoring doorbell system, so the image conversion system is the goal of this research. KEY WORDS: intelligent monitoring doorbell system , intelligent, MCU 洛阳理工学院毕业设计（论文） III 目 录 前 言 . 1 第 1 章 智能监控门铃总体方案的设计 . 2 1.1 系统的工作原理 . 2 1.2 系统设计原则和结构 . 3 1.2.1 系统设计原则和指导思想 . 3 1.2.2 系统结构 . 3 1.3 智能电视门铃简介与功能特征
9、 . 4 1.3.1 智能电视门铃简介 . 4 1.3.2 功能特征 . 5 第 2 章 系统软件工作流程与实现 . 7 2.1 系统信号处理 . 7 2.2 软件设计工作流程 . 7 2.3 软件程序设计 . 10 2.4 软件抗干扰设计 . 12 第 3 章 系统硬件电路设计 . 14 3.1 单元电路的选择 . 14 3.1.1 单 片机的选用 . 14 3.2 控制模块的设计与实现 . 15 3.2.1 呼叫及摘挂机检测模块设计及实现 . 15 3.2.2 视频显示及控 制模块设计及实现 . 15 3.2.3 开锁和音频信号输入 /出控制模块设计及实现 . 16 3.2.4 音频信号放
10、大处理模块设计及实现 . 16 第 4 章 智能监控门铃的安装 . 17 4.1 控制主机与电视机连接及电视机搜索调台方式 . 17 4.2 控制主机与门口监控机连接方式 . 17 4.3 主要技术参数 . 17 4.3.1 智能电视控制主机技术参数 . 17 4.3.2 数码式口机技术参数 . 18 第 5 章 LCD 电视线路原理图分析 . 19 5.1 电视机原理图 . 19 结 论 . 21 谢 辞 . 22 参考文献 . 23 附 录 . 24 外文资料翻译 . 26 洛阳理工学院毕业设计（） 1 前 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
11、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
12、 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、质量提出了更高的要求 ： 另一方面，由于家庭经济水平的差异、家庭结构
13、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指标自行设计。我们根据人们实际的需
14、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。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 2 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
15、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 。室内分机的工作原理图如下 ： 呼 叫 检 测 模 块摘 挂 机 检 测 模 块监 视 键开 锁 键单片机A T 8 9 C 2 0 5 1视 频 显 示 及控 制 模 块开 锁 及 音 频控 制 模 块音 频 输 出 前 置放 大 模 块显示屏耳机音 频 输入 放 大电 路P 1 . 7P 1 . 5P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 4P 1 . 6A I / O 线图 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
16、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 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
17、，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 “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
18、，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。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 3 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
19、，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
20、、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，能够做到物有所值，追求物超所值。
21、 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 洛阳理工学院毕业设计（论文） 4 门 铃报 警 键开 锁 键通 话 机显 示 屏单片机双音多频收发器模拟开关无线收发机振 铃 信 号报 警 信 号开 锁 信 号音 频 信 号视 频 信 号双 音 多 频 信 号音
22、 频信 号数 字信 号视 频 信号图 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。 门键 盘报 警 系 统喇 叭摄 像 头单片机双音多频收发器模拟开关
23、无线收发机开 锁 信 号呼 叫 信 号报 警 信 号音 频 信 号视 频 信 号双 音 多 频 信 号音 频信 号数 字信 号视 频 信号图 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洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 视节目画面。 （ 2） 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。 （
24、 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。
25、 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。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、
26、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门铃系统。该系统可广泛应用于高层楼宇 、住宅小区、别墅、
27、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像夜
28、间效果差的难题。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 （ 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。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 第 2 章
29、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： 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
30、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、 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
31、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，
