基于单片机AT89C51楼宇呼叫系统的设计.doc

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基于单片机AT89C51的楼宇呼叫系统的设计

本科毕业论文

题目基于单片机AT89C51的楼宇呼叫系统的设计

学院工学院

专业农业电气化与自动化

毕业届别2011届

姓名刘锐增

指导教师张开启

职称讲师

安徽工业大学教务处制

二〇一〇年六月

目录

目录 1

摘要 2

1绪论 3

1.1概述 3

1.1.1课题背景和意义 3

1.1.2本课题研究内容 4

1.2方案论证与选择 5

1.2.1方案的分析与论证 5

1.2.2方案的总结 6

2楼宇呼叫系统各部分电路设计 7

2.1主控电路的设计 7

2.1.1单片机AT89C51 7

2.1.2主控电路的设计 7

2.2电源电路的设计 8

2.2.1LM78系列集成三端稳压器 8

2.2.2电源电路的设计 9

2.3开锁电路的设计 9

2.3.1继电器的工作原理 9

2.3.2开锁电路的设计 10

2.4键盘电路的设计 11

2.4.1常用键盘接口 11

2.4.2主机键盘电路的设计 12

2.5语音通话电路的设计 12

2.5.1集成运算放大器的原理及特性 13

2.5.2语音通话电路的设计 14

2.6系统总线设计 16

2.6.1模拟开关CD4067 16

2.6.2系统工作原理介绍 17

2.6.3系统总线设计 17

3控制部分 19

3.1单片机控制系统介绍 19

3.2程序部分 19

3.2.1键盘的程序设计 19

结论 22

参考文献 23

致谢 24

附录 25

基于单片机的楼宇呼叫系统的设计

谈守娟

（安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级）

摘要:

鉴于目前市场上已出现种类繁多的楼宇呼叫系统，本文主要论述了由AT89C51单片机构成的楼宇呼叫系统电路的设计过程，分析了楼宇呼叫系统的硬件组成，并详细介绍了各部分电路的工作原理。

客人可以通过按下单元楼门口的键盘，选择欲访问的住户，通过语音电路，实现系统的对讲功能。

另外，住户还可以电控开启门锁，访客通过数字键盘呼叫住户，得到住户的同意后访客才能进入楼内，从而限制了非法人员的进入。

而且，该机型结构简单小巧，操作方便，具有良好的实时性和快速性，因此具有良好的实用性。

关键字：

呼叫系统，单片机

Abstract:

Giventhecurrentmarket,ithasbeenbuildingawidevarietyofcallsystem,thispaperdiscussesthecompositionoftheAT89C51microcontrollercircuitbuildingcallingsystemdesignprocess,analysisofthebuildingcallingsystem'shardwarecomponents,anddetailedthevariouspartsofthecircuitworks.Guestscanpressthecellfloorinfrontofthekeyboard,selectthedesireofhouseholdstoaccess,throughthevoicecircuit,intercomsystemfunctions.Inaddition,residentscanalsoopentheelectricdoorlocks,visitorcallinghouseholdsthroughthenumerickeypadtogettheconsentofresidentstoenterthebuildingafterthevisitors,thuslimitingtheentryofillegalworkers.Moreover,themodelstructureissimplecompact,easytooperate,hasgoodreal-timeandfast,soithasgoodpracticality.

Keywords:

callsystem,SCM

1绪论

1.1概述

1.1.1课题背景和意义

随着改革开放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市流动人口大量增加，带来许多不安定因素，社会治安形势严峻，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫案件居高不下。

针对这一日益突出的社会安全问题，中央提出对社会治安进行综合治理，并把创建安全文明小区作为社会治安综合治理的一项重要内容。

基于我国目前的现状，以安全技术防范为主，辅以视频、通讯、网络系统将成为小区智能化系统的主流。

住宅小区的特点是用户集中，容量大，统一保安管理，而且国内大部分地区经济收入不高，因此小区安防系统必须满足"安全可靠、经济有效、集中管理"的要求，虽然目前市场上有各种各样的安防系统，但是真正符合小区特点、适合小区使用的产品并不多。

楼宇对讲系统作为这样的产品，具有连线少、户户隔离不怕短路、户内不用供电、待机状态不耗电、不用专用视频线、稳定性高、性能可靠、维护方便等特点。

随着居民住宅的不断增加，小区的物业管理就显得日趋重要。

其中访客登记及值班看门的管理方法已不适合现代管理快捷、方便、安全的需求。

楼宇对讲系统是在各单元口安装防盗门，小区总控中心的管理员总机、楼宇出入口的对讲主机、电控锁、闭门器及用户家中的可视对讲分机通过专用网络组成。

以实现访客与住户对讲，住户可遥控开启防盗门，各单元梯口访客再通过对讲主机呼叫住户，对方同意后方可进入楼内，从而限制了非法人员进入。

同时，若住户在家发生抢劫或突发疾病，可通过该系统通知保安人员以得到及时的支援和处理。

我国住宅智能化不断发展，基于计算机应用技术、现代通讯技术和自动化控制技术的楼宇智能化系统快速发展。

其中，楼宇对讲系统应用较为普遍，语音对讲已经进入千家万户。

近年来，在国内一线城市的一些高端楼盘项目中，数字可视对讲系统投入应用。

楼宇可视对讲系统相对于传统对讲产品更加智能、安全。

目前技术与系统设计已相对较为成熟，楼宇可视对讲系统将会成为智能建筑小区的基本配置。

随着楼宇智能化产业的发展，楼宇可视化对讲产品成本降低，市场应用得以提速扩大。

国内房地产市场竞争激烈，开发商为打造精品住宅，在住宅智能化方面投入有所增加。

针对一些大型住宅小区，楼宇对讲系统采用网络架构联网，实现了数字、语音、图像的快速传输，多路同时互通。

为住宅小区安防、智能化管理提供了必要的载体。

住宅小区物业管理的安全保卫部门通过小区安全呼叫管理机，可以对小区住宅楼安全呼叫系统的工作情况进行监视。

如有住宅楼被非法打开、安全呼叫主机或线路出现故障，小区安全呼叫管理主机会发出报警信号。

小区物业管理部门与住户或住户与住户之间可以用该系统进行通话，如物业部门通知住户交各种费用、住户通知物业管理部门对住宅设施进行维修、住户在紧急情况下向小区的管理人员或邻里报警求救等。

楼宇呼叫系统是一种用于高层住宅、公寓大厦、户间信息传递、防盗门铃控制和在紧急情况下住户向楼宇值班室报警的设备。

它以功能其全、性能可靠及容量大、造型美观、安装使用方便而深受广大用户欢迎，并且也在安全生活小区中得到了广泛的应用。

系统主要由主机、分机、电源、电控锁等组成，根据类型可分为直按式、数码式、数码式户户通、直按式可呼叫、数码式可视呼叫、数码式户户通可视呼叫等。

1.1.2本课题研究内容

楼宇呼叫系统是一种用于高层住宅、公寓大厦、户间信息传递、防盗门铃控制和在紧急情况下住户想楼宇值班室报警的设备。

它以功能及全、性能可靠其容量大、造型美观、安装使用方便而深受广大用户欢迎，并且也在安全生活小区中得到了广泛的应用。

本课题要求设计一款结构简单、操作方便、成本低的非可视楼宇呼叫系统。

来访者可通过楼下单元门前的主机方便的呼叫住户。

一、本设计的工作方式

楼门平时总处于闭锁状态，避免非本楼人员在未经允许的情况下进入楼内，本楼内的住户可以用钥匙自由的出入大楼，当有客人来访时，客人需在楼门外的呼叫机键盘上按下欲访住户的房间号，呼叫欲访住户的分机。

被访住户的主人通过呼叫设备与来访者进行双向通话，通过来访者的声音确认来访者的身份。

确认可以允许来访者进入后，住户的主人利用呼叫分机上的开锁按键，控制大楼入口门口的电控门锁打开，来访客人方可进入楼内。

来访客人进入楼后，楼门自动闭锁。

系统不仅增强了高层住宅安全保卫工作，而且大大方便了住户，减少许多不必要的上下楼麻烦。

二、楼宇呼叫系统的基本结构

1、主机：

主机是楼宇呼叫系统的控制核心部分，每一户分机的传输信号以及电锁控制信号等都通过主机的控制。

2、分机：

分机是一种呼叫话机，一般都是与主机进行呼叫，它可分为可视分机，非可视分机，本设计采用非可视分机。

具有电锁控制功能和监视功能，一般安装在用户家里的门口处，主要方便住户与来访者呼叫交谈。

3、电源：

将220V居民用电经降压整流提供给电路与单片机一个稳定的电压。

4、电控锁：

它的内部结构主要由电磁机构组成。

用户按下分机上的电锁键就能使电磁线圈通电，从而使电磁机构带动连杆动作，就能控制大门的打开。

5、闭门器：

它是一种特殊的自动闭门连杆机构。

它具有调节加速度和作用力度，使用方便、灵活。

1.2方案论证与选择

1.2.1方案的分析与论证

1、对于单片机的选择：

根据本课题设计要求本机芯片选用MCS-51系列单片机AT89C51，这种芯片用CMOS工艺制造，功耗低；I/O端口有较大的带载能力，拉出电流可达25mA，可简化外围电路；执行速度高；且具有程序加密性好、价位低廉等优点。

在本系统中经软件编程，完成以下功能：

键盘输入识别、语音通讯、按键开锁等。

2、对于键盘的选择：

直按式对讲系统主机上每个住户设置一个呼叫按键，每个按键通过呼叫线与相对应的住户连接，直接按该住户呼叫键即可直接呼叫住户，直观好用，但无保密功能。

该类楼宇对讲系统的连接系统，除了送话线、受话线、开锁线、地线四根共用线外，每个住户需要一根呼叫连接线，如该楼有20个住户，则需要20根呼叫线。

该类呼叫系统主机成本较低，但连接系统成本较高，且电路连接线较多，连接复杂。

数码式对讲系统主机上设置0～9十个数字按键，内置编码识别系统，每个住户设置一组数字编码，输入该住户的密码，才能呼叫该户，如果不知道该户编码，无法呼叫，具有一定的保密功能，避免用户被无故打扰。

该类对讲系统全部用户通过一根呼叫共用线即可与主机连接，输入数字后，编码系统识别后呼叫相应的用户。

3、关于语音电路的选择：

该类楼宇对讲系统主机成本较高，但连接系统连接线少，成本低，只需呼叫线、送话线、受话线、开锁线、地线五根共用线。

半双工通讯方式是指当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作。

在全双工方式下，通讯系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。

全双工方式无需进行方向的切换，因此，没有切换时间所产生的时间延迟，这对那些不能有时间延迟的交互式应用十分有利。

这种方式要求通讯双方有发送器和接收器，同时需要两根数据线传送数据信号。

虽