一种新颖的1+1 线制楼宇对讲系统.doc

《一种新颖的1+1 线制楼宇对讲系统.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种新颖的1+1 线制楼宇对讲系统.doc（9页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一种新颖的1+1 线制楼宇对讲系统来源：慧聪安防作者：林大永时间：2007-06-20发布人:admin 在以往国内非可视楼宇对讲市场中，3+1线制的系统占据了绝大部分的市场，但近几年来，随着技术的进步，新型的1+1线制的非可视楼宇对讲系统越来越受 到工程商和用户的欢迎，逐渐取代了3+1线制的系统，成为很多地区用户的首选。1+1线制的非可视楼宇对讲系统相对于3+1线制的系统有以下几点非常重要 的优势：1.安装线材较少，接线线头少，这对今天深陷线材价格暴涨漩涡的工程安装商来说，是一个极大的福音；2.分机两线制无极性入户，接线安装极为简 单，可大大提高安装效率；3.户户完全隔离，某一住户分机故障不

2、会影响其它住户，可大大减轻安装调试和日后维护的工作量，不用像3+1线制系统那样得一户 挨一户地检查分机查找短路故障，这个优势是3+1线制系统永远无法比拟的；4.访客按一下房号键，住户分机可持续振铃，不用一直按住房号键，3+1线制系 统如果要实现这个功能，分机成本将大幅上升。 目前市场上主要有两种方案实现1+1线制楼宇对讲系统：方案一是用两个三极管配合而 成的自锁电子开关电路，具体电路参见图1。该电路的最大问题是由于三极管有很大的温度漂移系数导致电子开关工作容易受到环境温度的影响而变得不稳定，具体 表现为系统在夏天温度比较高时容易窜号，在冬天温度低时又容易出现开锁或挂机工作不正常等故障。方案二是

3、用一块单片机芯片的IO口组成扫描电路，利用软件 实现房号按键的检测和各户分机的选择。该方案可彻底解决方案一的问题，但如果系统的户数比较多（例如4X8），必须使用具有12个IO口以上的单片机芯 片，芯片的价格会比较昂贵，造成系统价格比较高。以上的问题现在已经制约了1+1线制楼宇对讲系统更大范围的推广。 图一 本文介绍一种利用市面上及其普通、价格低廉的八位D锁存器（D触发器）74HC373系列通用逻辑芯片来实现楼宇对讲系统的户选功能，提供一种工作稳定可靠、造价低廉、便于生产的1+1线制楼宇对讲系统的实用解决方案。 图二 图2是通用逻辑集成电路中单路D锁存器、D触发器的逻辑图，HC373八D锁存器的

4、功能参见表1，HC374八D触发器的功能参见表2。 表一 HC373八D锁存器的功能 表二 HC374八D触发器的功能 在表1和2中，H：高电平；L：低电平；|：低到高电平跳变；Q0：该行所示的稳态输入条件建立前Q的电平；X：任意电平；Z：高阻态。 图三 图3是利用D锁存器或D触发器设计的直按式楼宇对讲装置的功能方框图，本电路设有复位电路1、房号按键阵列2、按键检测电路3、脉冲产生电路 4、通话电路5、振铃电路6、户选电路7、分机摘挂检测电路8、通话振铃选择电路9、电流源电路10、分机接口电路11和开锁电路12。复位电路1的作用 在于当主机上电、错误按键或分机通话时间过长时去触发脉冲产生电路4

5、和户选电路7，以关闭分机接口；按键检测包括两个按键以上错误检测；脉冲产生电路4可 生成D锁存器或触发器的LE信号；电流源电路10为分机提供一个稳定的工作电流；分机接口电路11连接各个房号对应的分机；开锁电路12用于检测住户分机 的开锁信号并打开防盗门的电控锁；户选电路7是本1+1线制系统的核心。 本电路的工作原理是，当系统上电后，复位电路1触发脉冲产生电路 生成一个LE信号，由于此时没有任何房号按键按下，户选电路7将关闭所有分机接口，所有分机都不能与主机通话、开锁。当房号按键阵列2中有且只有一个按键 被按下时，按键检测电路3第一路去触发脉冲产生电路4生成一个LE信号，户选电路7把当前按下的按键

6、锁存输出，接通对应房号的分机；第二路触发振铃电路6 产生振铃信号，通过通话振铃选择电路9向分机输出；第三路触发复位电路1中的延时部分进行计时，当分机通话时间超过设定的时间后自动复位，避免分机挂机没 挂好造成的隐私泄漏。住户听到自己的分机振铃后摘机，摘挂机检测电路8通过通话振铃选择电路9选通本装置通话电路5，此时分机可以跟主机进行通话。如果住 户按下分机上的开锁键，开锁电路12将检测到并输出开锁信号打开电控锁。住户挂机后主机复位，等待下一次操作。 图48是一套完整的1+1线制非可视直按式楼宇对讲系统的原理图。这套系统每户分机只需两根线无极性连接到主机，只有被访客按键呼叫的分机才可与主机通话和开锁

7、、分机没挂好也不会泄漏隐私、某一住户分机短路或损坏后其它分机可照常使用。 图四图五图六 图七 在图4中，六反相器CD40106的第4个反相器U2D和外围电路（电阻R53、R56、R49、R50、R57，电解电容E19，二极管 D17、D19、D21和三极管Q12）构成了系统复位电路。按键S100S115和电阻R100R107、R116R123构成房号按键阵列。电 压比较器U1C、U1D和外围的电阻R54、R52、R45、R55、R38、R46、R44、R48，电解电容E16，二极管D12，三极管Q10、 Q13构成了按键检测电路。其中U1C是错误按键（多按键按下）检测；U1D是正确按键按下检测

8、。反相器U2B和外围的电解电容E17、E18，二极管 D11、D14、D15、D16，电阻R41、R43构成两路户选脉冲产生电路，一路当按键按下时产生一个触发脉冲；另外一路当复位电路复位时产生一个触 发脉冲。图5中的三极管Q1、Q2和外围的电阻R3、R22、R15、R23、R16、R25、R20、R17、R28，电容C1，电解电容E4、E6、 E5、E1、E2，麦克风MK1构成主机通话电路中的送话电路；电阻R21、R4、R2构成通话电路中的消侧音电路；集成功率放大器U3和外围的电解电容 E7、E3、E10、E11，电阻R5、R1、R27，微调电阻RV1构成通话电路中的受话电路；三极管Q3和电阻

9、R6构成通话电路中的静音电路。“叮咚 ”音集成块U4和外围的三极管Q5，电阻R7、R8、R10，二极管D1、D3，电解电容E23、E8构成振铃电路。图6、图7中的通用八D锁存器 U100、U101和外围的三极管Q100Q115，电阻R108R115、R124R131，保护二极管D100D115构成核心户选电路。八 D锁存器U100的Q0Q7端分别连接电阻R108R115，电阻R108R115的另一端分别接三极管Q100Q107的基极，三极管 Q100Q107的集电极和发射极分别与保护二极管D100D107两端并联；八D锁存器U101的Q0Q7端分别连接电阻R124R131，电 阻R124R13

10、1的另一端分别接三极管Q108Q115的基极，三极管Q108Q115的集电极和发射极分别与保护二极管D109D115两端 并联。其中的通用八D锁存器U100、U101（例如：HC373八D锁存器）也可采用八D触发器（HC374八D触发器）。 电 压比较器U1A和外围的电阻R33、R36、R32、R31、R35、R11，电解电容E9构成分机摘挂机检测电路。反相器U2E和外围的三极管Q4，电 阻R13、R9，单刀双掷继电器RL1，保护二极管D7构成通话振铃选择电路；E12和R26让主机在分机振铃时可听到回铃音。三极管Q7和外围的电阻 R29、R30，稳压二极管Z1，保护二极管D2构成一个大约为23

11、mA的电流源，给住户分机供电。接线柱CON1、CON101、CON102构成了分 机接口电路，其中CON1是总线，接所有分机；CON101和CON102都是分户线，分别接相应房号的分机。电压比较器U1B和外围的电阻R33、 R36、R32、R31、R35、R34、R24、R19，电解E9、E13，三极管Q9、Q8，保护二极管D6，D8构成开锁电路。 系统供电电源（12V直流）从CON5输入，分两路：一路通过二极管D23提供给开锁电路；另外一路通过二极管D22极性保护，电容E21、C4滤波得 到12V装置系统电源VDD。同时经过限流电阻R59和三端稳压芯片U5和外围的C5、E22、C3得到5V的

12、VCC电源给户选电路的八D锁存器供电。 VCC经过D1、D3降压得到3.6V的电压供振铃芯片U4工作。 当主机上电时，电解电容E14有一个经电阻R37充电的过程， 其电压从0V上升到VDD，通过反相器输入保护电阻R40耦合到U2A的输入端，U2A输出端输出一个高电平的脉冲，一路通过D9、R14，Q6导通，控 制系统摘挂机检测电路和开锁检测电路，防止装置上电误操作和上电开锁；另外一路通过D10、R42、Q11、R39产生一个锁存脉冲，因为正常上电时是没 有任何房号按键被按下的，所以户选电路将断开所有住户分机，系统开始正常工作。 当访客按下某一个房号按键后，VCC（+5V）经 过R51、房号按键和

13、按键对应的下拉电阻分压后得到大约2.5V的电压输入到按键检测电路的电压比较器的U1D的正输入端；因为负输入端的电压为VCC经 过R45、R55分压得到的3.97V，所以U1D输出一个低电平，三极管Q13导通输出12V高电平，一路给复位电路的延时电容E19充电，U2D输出 低电平，Q3截止，放开对通话电路的静音；一路通过U2C反相输出低电平，Q5截止，触发U4发出“叮咚”的振铃音；另外一路通过E18、D14、R43 使U2B输出一个低电平脉冲，经过Q11反相、电压变换后输出给74HC373一个高电平脉冲，触发D锁存器，由于当前只有访客按下按键的D锁存器的输入 端为高电平，其它D锁存器的输入端都为

14、低电平，所以，只有当前按键的D锁存器输出高电平，对应的三极管导通，该房号分机接入总线，其它分机都与总线断开。 当住户分机接入后，由于分机此时是挂机的，分机AUDIO总线上的电压大于9.2V，经过电阻R33、R36分压，E9滤波后输入到 摘挂机检测电路的电压比较器U1A的正输入端（大于3.8V）；负输入端由电阻R32、R31、R35对VCC（+5V）分压得到大约3.7V的电 压，U1A输出高电平，经过U2E反相后Q4截止，通话、振铃选择电路的RL1接通AUDIO总线，U4发出的振铃音经过U3放大后一路通过RL1输出到 AUDIO总线推动分机扬声器振铃，提示用户有客人来访；另外一路经R26衰减到主

15、机的扬声器发出轻微的回铃音，提示访客正在呼叫该住户，请稍候。 当住户听到振铃后，摘机通话，AUDIO总线上的电压大约为6V，摘挂机检测电路U1A输出低电平，一路通过U2F反相后输出高电平，使Q5一直导通， 防止通话后再次振铃；另外一路通过U2E反相输出高电平，Q4导通，RL1接通主机扬声器，进入通话。主机的麦克风MK1拾取访客的声音，通过E6耦合 Q1放大后通过E5经过Q2放大后在Q2的C、E极输出相位相反的两个信号。其中C极的一路信号经过E1、E2直接送到AUDIO总线送往被选通的分机； 另外一路信号经电阻R21、R4、R2构成的消侧音电路和E极的反相信号叠加，互相抵消，防止被主机受话电路放

16、大造成自激啸叫。住户分机来的信号经过 E1、E2、R21、R4、E7、R5到达微调电阻RV1后输入功率放大器U3放大，并经过E11、E12、RL1推动扬声器LS1发出声音，调节RV1 可调整主机受话音量的大小。 住户确认访客并按下开锁键为客人开锁，AUDIO总线上的电压小于4V，开锁检测电路U1B输出低电 平，通过E13充电使Q8、Q9导通，12V电源给电控锁供电，电控锁开锁，大约2秒左右E13充满电，Q8、Q9截止，防止住户开锁键短路造成电控锁一 直供电从而烧毁。D6是E13放电二极管，R19是为了Q8、Q9平时更好地截止，D8防止电控锁的反向电动势击穿Q8、Q9。 通话结束后，住户分机挂机

17、，摘挂机检测电路的U1A输出高电平，一路通过U2E使Q4截止，RL1复位；另外一路通过E15、R58组成的微分电路产生一 个高电平的脉冲，触发Q12导通，将E19上的存储的电放掉，U2D变成高电平，使Q3导通对主机的通话电路静音，同时在跳变的过程中经过E17、 D11、R43、U2B产生一个低电平脉冲，经过Q11反相、电压变换后输出给74HC373一个高电平脉冲，触发D锁存器。由于当前没有任何按键按下， 所有房号的分机都被截止断开。整个装置复位，等待下一次操作。如果通话结束后，住户分机没有挂好，那么E19上存储的电通过R56放电，当E19上的电压 变成低电平时，U2D翻转输出高电平，整个装置也

18、会复位，E19放电的时间也就是允许的最长通话时间可通过改变E19和R56的数值来调节。 当有一个以上的房号按键被按下时，按键错误检测电路的电压比较器U1C的负端输入电压将小于正端输入电压（R54、R52对VCC分压得到的 1.88V），U1C输出高电平，一路通过E16充电让Q10导通，把所有当前有按键按下的D锁存器的输入端下拉为低电平；另外一路通过D19、R50使 得Q12导通把E19存储的电放掉，U2D翻转输出高电平，复位整个装置。这样，就可以避免多位住户的分机在同时都被接通、振铃和通话。 图八 在图8中，电阻R1，电解电容E1，E2构成了分机振铃直流负载电路。二极管D1D4构成分机通话电路

19、的引向桥电路；三极管Q1、Q2和外围 的电阻R3、R6、R9、R16、R17、R2，电容C2、C5，电解电容E4、E5、E6，麦克风MK1构成通话电路的送话电路；电阻R7、R15构成 通话电路的消侧音电路；三极管Q3、Q4和电阻R19、R20、R10、R18、R8，电容C1，保护二极管D5构成通话电路的受话电路。 当分机被选通后，主机发来的振铃信号通过FSW1叉簧开关、振铃直流负载电路，直接加在扬声器SP1的两端，推动SP1发出振铃音，提示住户。因为E1、E2构成了无极性电容，所以不管分机的两条总线极性如何，都可正常振铃。D5起保护三极管Q3的作用。 分机摘机后，主机的音频信号通过FSW1叉簧

20、开关，D1D4引向桥电路，R7、E3耦合，经过Q4、Q3受话电路放大后推动扬声器SP1发出声音；而 住户说话的声音经麦克风MK1拾取后通过R9，C2耦合，Q1、Q2送话电路放大后，通过引向桥电路和叉簧开关输出到总线上。因为有引向桥D1D4，所 以不管分机的两条总线极性如何，分机都可正常通话。 市面上的两线无极性非可视分机，都是把4个二极管构成的引向桥电路加在总线输 入端，信号进来后先经过引向桥电路再由叉簧开关控制去振铃电路还是通话电路。这样，分机振铃信号会先被引向桥电路衰减，分机振铃音量也会被降低，有时会造 成住户听不到振铃音而漏过客人。而本分机电路把引向桥加在叉簧开关后，只用在分机通话电路中，不影响振铃电路，不会衰减振铃音量，经实测可提高分机振铃音 14分贝，并且不增加成本。 本电路设计已经获得国家实用新型专利，并授权厦门誉诚科技有限公司生产，经过一年多的实地安装使用证明，该系统从黑龙江省严冬零下30多度到海南省酷暑40多度都工作稳定可靠，必将推动技术先进的1+1线制楼宇对讲系统在神州大地的进一步普及。 作者简介： 林大永，男，汉族，1999年毕业于厦门大学无线电物理专业，2001年进入楼宇对讲、智能小区领域，具备扎实的理论基础和多年的现场实践经验，对智能小区、小区联网系统的发展方向有自己独到的看法。