CN103780879A

CN103780879A - 一种模数混合楼宇对讲系统

Info

Publication number: CN103780879A
Application number: CN201310753310.6A
Authority: CN
Inventors: 李兴桂; 陈群
Original assignee: Fujian Star Net eVideo Information Systems Co Ltd
Current assignee: Fujian Star Net eVideo Information Systems Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103780879B

Abstract

一种模数混合楼宇对讲系统，由多个控制单元组成，所述多个控制单元包括：管理中心机、楼层交换机、梯口机、室内机、门口机，所述管理中心机与所述楼层交换机之间通过前端以太网络相连接；所述楼层交换机分别与所述梯口机、室内机通过网络连接；所述室内机与所述门口机之间通过网线、SYV75-5线或普通线缆连接，使用模拟信号进行信号传输。本发明由于将门口机改为模拟设备而降低了设备成本，门口机改为模拟设备后直接和室内机进行连接不需要占用交换机网口资源，从而节省了整个架构的交换机数量也达到了降低整个系统成本的目的。

Description

一种模数混合楼宇对讲系统

【技术领域】

本发明属于通信设备技术领域，具体是指一种模数混合楼宇对讲系统。

【背景技术】

随着人们生活水平的不断提高以及房地产的高速发展，楼宇对讲系统的市场越来越庞大；目前市场上的楼宇对讲系统主要分两种；一种是采用模拟信号来传输对讲系统中的音频、视频、控制数据的模拟系统；另一种为采用数字信号（通常为百兆网卡）来传输音频、视频、控制数据的数字系统。

图1是现有技术的数字楼宇对讲系统组网连接简略框图。实际组网拓扑框图会根据所组网的工程施工对象规模和特点进行调整，比如说在管理中心机和楼层交换机之间，可能需要添加核心交换机和光纤收发器作为组网设备，通过光纤实现各光纤收发器远距离条件下的网络传输以适应较大规模的组网架构等，每个具体施工对象的组网拓扑结构都可以做相应的调整。采用图1的数字楼宇对讲系统方案，无论是对于室内机还是梯口机，或者门口机，都能够拥有较好的产品性能，具备多样化的功能拓展性和音视频传输质量，抗干扰能力强，可实现长距离高质量的信号传输，产品可拓展功能广泛，但系统成本偏高。

图2是现有技术的模拟楼宇对讲系统组网连接简略框图。实际组网框图会根据所组网的工程施工对象规模和特点进行拓扑调整，单元分支器和楼层分配器的数量根据实际工程需要配备。另外，采用的连接线材根据传输距离调整具体的型号。采用图2的模拟楼宇对讲系统方案，整个系统容易受到模拟信号传输过程中的干扰而导致音视频质量较差，另外产品功能比较简单不具备更多的可拓展性，采用模拟系统成本比较便宜，但是传输距离较近，容易受到干扰，产品功能比较单一。

有鉴于此，本发明人针对现有技术的缺陷深入研究，遂有本案产生。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种成本较低的模数混合楼宇对讲系统。

本发明是这样实现的：

一种模数混合楼宇对讲系统，由多个控制单元组成，所述多个控制单元包括：管理中心机、楼层交换机、梯口机、室内机、门口机，所述管理中心机与所述楼层交换机之间通过前端以太网络相连接；所述楼层交换机分别与所述梯口机、室内机通过网络连接；所述室内机与所述门口机之间通过网线或SYV75-5线或普通线缆连接，使用模拟信号进行信号传输。

所述门口机包含模拟音频对讲电路模块，与所述室内机的模拟音频芯片通过线缆连接，组成完整的音频对讲电路；

所述室内机包含咪头、咪头耦合电路、CPU芯片、音频功放耦合电路、音频隔离电路、模拟音频芯片、喇叭；

所述咪头，用于采集音频信号；所述咪头耦合电路，用于实现将从所述咪头采集到的声音信号耦合到所述室内机的CPU芯片，并将所述咪头采集到的声音信号耦合到的所述室内机的模拟音频芯片；所述室内机的CPU芯片将音频信号输出给所述室内机的音频功放耦合电路；所述室内机的模拟音频芯片的输出信号输出到所述室内机的音频隔离电路；所述室内机的音频隔离电路的高阻抗音频信号连接到所述音频功放耦合电路；所述音频功放耦合电路连接到所述喇叭。

所述门口机的模拟音频对讲电路模块的芯片和/或室内机的模拟音频芯片为MC34018芯片。

所述咪头耦合电路，包括5V电源，用于给咪头耦合电路模块供电；电阻R116的一端连接到5V电源，另外一端连接到电容C63的一端，电容C63的另外一端接到系统DGND，电阻R116的一端同时连接到电阻R120的一端，电阻R120的一端分别连接到电容C64的一端以及电容C461的一端、电容C62的一端，电阻R120的一端还连接到咪头的正极一端；咪头的负极一端以及C64的另一端连接到MIC_GND；电容C62和电容C461的一端都连接到咪头的正极一端，用于接收咪头采集到的音频信号；电容C461的另一端输出的的MIC_TO_CPU信号输入室内机CPU芯片；电容C62的另外一端MIC_TO_MC信号输入室内机模拟音频芯片的咪头。

所述电容C63为10UF的陶瓷电容。

所述电阻R120为6.2K的贴片电阻。

所述电容C64为3300pf的贴片陶瓷电容。

所述电容C62和电容C461为0.1uf的贴片陶瓷电容。

所述音频功放耦合电路中包含芯片U37为HWD4863芯片，从室内机CPU芯片输出的左右声道音频信号，分别为HPR和HPL，其中HPR从CPU芯片输出后连接到电容C532的一端，电容C532的另一端连接到电阻R324的一端；HPL输出后连接到电容C511的一端，电容C511的另一端连接到电阻R325的一端；从室内机模拟音频芯片输出的音频输出信号经过音频隔离电路实现阻抗切换后，形成的高阻抗音频输出信号，为SPK_OUT，其中SPK_OUT信号连接到电容C512的一端，电容C512的另一端连接到电阻R343的一端；电阻R343的另一端同电阻R324的另一端、R325的另一端与电阻R327的一端连接在一起；电阻R327的两端并联电容C514；电阻R327的一端同时连接到U37芯片的第6个管脚作为功放芯片的音频输入信号；U37芯片的第3管脚和第5管脚为放大后的音频信号正负极两端，分别连接到喇叭J12的正负极。

所述电容C514为18pf的电容。

本发明的优点在于：由于将门口机改为模拟设备而降低了设备成本，门口机改为模拟设备后直接和室内机进行连接不需要占用交换机网口资源，从而节省了整个架构的交换机数量也达到了降低整个系统成本的目的。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是现有技术的数字楼宇对讲系统组网连接简略框图。

图2是现有技术的模拟楼宇对讲系统组网连接简略框图。

图3是本发明的模数混合楼宇对讲系统组网连接简略框图。

图4是本发明中模数混合音频耦合电路框图。

图5是本发明的模数混合音频耦合电路中咪头耦合电路图。

图6是本发明的模数混合音频耦合电路中音频功放耦合电路图。

【具体实施方式】

图3是本发明模数混合楼宇对讲系统组网连接简略框图，由多个控制单元组成，所述多个控制单元包括：管理中心机、楼层交换机、梯口机、室内机、门口机，所述管理中心机与所述楼层交换机之间通过前端以太网络相连接；所述楼层交换机分别与所述梯口机、室内机通过网络连接；所述室内机与所述门口机之间通过网线或SYV75-5线或普通线缆连接，使用模拟信号进行信号传输。该方案大部分设备仍然采用图1中数字楼宇对讲系统的框图，主要的改变在于：门口机改为模拟设备，室内机和门口机之间改为采用模拟信号进行信号传输。

通常来讲，室内机和门口机的传输距离比较短（一般的应用中，室内机放在物业靠近入户门的较近的位置，然后门口机放在入户门外面），音视频信号采用模拟信号方式进行短距离传输的所受到的干扰以及信号衰减会比较小；而且从产品角度来讲，一般来说门口机所需要具备的功能比较简单，一般不需要对门口机的功能做太多拓展，所以采用图3的楼宇对讲系统方案，相比于数字楼宇对讲系统，基本上保留了数字楼宇对讲系统的优点，同时由于将门口机改为模拟设备而降低了设备成本；门口机改为模拟设备后直接和室内机进行连接不需要占用交换机网口资源，从而节省了整个架构的交换机数量也达到了降低整个系统成本的目的。

采用本发明的组网方案，对于室内机来说，由于数字系统和模拟系统都需要同室内机进行对讲通话，那么，对室内机来说需要处理好来自于数字系统的音频对讲信号以及来自模拟设备（门口机）的音频对讲功能，在市场上的通用方案中，采用两路音频电路来实现。本发明提供了如下电路设计方案：

如图4所示，门口机包含模拟音频对讲电路模块，与所述室内机的模拟音频芯片通过线缆连接，组成完整的音频对讲电路；室内机包含咪头、咪头耦合电路、CPU芯片、音频功放耦合电路、音频隔离电路、模拟音频芯片、喇叭；咪头，用于采集音频信号；咪头耦合电路，用于实现将从咪头采集到的声音信号耦合到室内机的CPU芯片，并将咪头采集到的声音信号耦合到的室内机的模拟音频芯片；所述室内机的CPU芯片将音频信号通过模拟音频输出管脚输出给室内机的音频功放耦合电路；室内机的模拟音频芯片的输出信号通过输出管脚连接到室内机的音频隔离电路；室内机的音频隔离电路的高阻抗音频信号连接到音频功放耦合电路；音频功放耦合电路连接到喇叭。门口机的模拟音频电路为一个通用的MC34018音频对讲芯片电路；MC34018的音频对讲信号线通过线缆同室内机的MC34018音频对讲信号端口连接组成完整的音频对讲电路。

室内机采用一个咪头用于采集音频信号，还含有一个咪头耦合电路用于实现将从咪头采集到的声音信号耦合到室内机CPU芯片的麦克风信号接入管脚，同时将咪头采集到的声音信号耦合到室内机MC34018芯片电路的麦克风信号输入管脚；同时，室内机CPU芯片可以将准备输出的音频信号通过模拟音频输出管脚输出给室内机的音频功放耦合电路；室内机MC34018芯片电路的音频输出信号通过输出管脚连接到室内机的音频隔离电路；音频隔离电路的作用在于做电路阻抗的转换处理；因为MC34018的音频信号输出阻抗很小而后端的音频功放耦合电路输入阻抗很高，所以要通过室内机音频隔离电路通过添加一路运算放大器实现电压跟随器的功能的方式实现阻抗的变换；从室内机音频隔离电路出来的高阻抗音频信号也连接到基于HWD4863的音频功放耦合电路；该电路能够实现上述两路音频接入信号的叠加和放大输出；然后音频功放耦合电路的输出端直接连接一个室内机喇叭。如此一来就可以将从CPU输出的音频信号以及从门口机连接的音频对讲信号叠加并放大后，在室内机喇叭上输出人们能够听到的声音。

图5为咪头耦合电路的电路图。其中J10为是通用的驻极体咪头，用于采集外部音频信号；图中+5V_VCC为系统上的5V电源，用于给咪头耦合电路模块供电；R116为1k电阻，电阻R116的一端连接到+5V_VCC，另外一端连接到电容C63的一端；电容C63的另外一端接到系统DGND；电容C63为10UF的陶瓷电容；通过电阻R116和电容C63形成一个低通滤波电路，可以对咪头电源进行滤波处理，减少电源纹波对咪头电路的干扰，增强咪头采集到的音频信号的清晰度；然后电阻R116的一端同时连接到电阻R120的一端，电阻R120的一端分别连接到电容C64的一端以及电容C461的一端，电容C62的一端，电阻R120的一端还连接到咪头J10的正极一端；电阻R120为6.2K的贴片电阻，电容C64为3300pf的贴片陶瓷电容；电阻R120和电容C64组成咪头J10的驱动电路；可以通过调节电阻R120的阻值以及电容C64的电容值来调整咪头J10的输出功率和幅度；咪头J10的负极一端连接到MIC_GND为咪头的gnd信号；由于咪头的信号幅度很小很容易受到系统数字地DGND的干扰，所以画PCB的时候需要将咪头地MIC_GND信号同系统数字地DGND信号分开，两者采用单点连接的方式以减少系统地信号波动对咪头信号的干扰；电容C62和电容C461的一端都连接到咪头的正极一端，用于接收咪头采集到的音频信号；电容C62和电容C461为0.1uf的贴片陶瓷电容，其作用在于实现对咪头采集到音频信号的隔直作用；电容C461的另一端输出的的MIC_TO_CPU信号输入室内机CPU芯片；电容C62的另外一端MIC_TO_MC信号输入室内机MC34018芯片电路的咪头。采用该电路可以实现仅仅用一个驻极体咪头，就可以同时给CPU和模拟对讲芯片MC34018提供MIC信号。

图6为音频功放耦合电路。电路中的芯片U37为HWD4863是一款通用的音频功放芯片；图6中“室内机CPU音频输出”方框表示从室内机CPU芯片的音频输出管脚输出的左右声道音频信号，分别为HPR和HPL；其中HPR从CPU对应输出管脚输出后连接到电容C532的一端，电容C532的另一端连接到电阻R324的一端；HPL从CPU对应输出管脚输出后连接到电容C511的一端，电容C511的另一端连接到电阻R325的一端；图中“音频隔离电路输出信号”方框表示从室内机MC34018芯片电路输出的音频输出信号经过音频隔离电路实现阻抗切换后，形成的高阻抗音频输出信号，定义为SPK_OUT，其中SPK_OUT信号连接到电容C512的一端，电容C512的另一端连接到电阻R343的一端；电阻R343的另一端同电阻R324的另一端、电阻R325的另一端与电阻R327的一端连接在一起；电容C532和C511以及C512都为105的陶瓷贴片电容用于实现音频隔直作用；电阻R324和R325取值为20K，电阻R343取值为47K，该三个电阻的配合后端的电阻R327这个51K欧姆电阻实现每一路音频放大倍数的调节；比如说HPR和HPL这两路电阻R324、R325取值为20K而电阻R327为51K，则喇叭输出放大倍数为51k/20k=2.55倍；而SPK_OUT这一路R343取值为47k则喇叭输出音频放大倍数为51K/47K=1.085倍；具体的参数调整可以根据实际音量需求情况做调整；电阻R327的两端并联电容C514为18pf的电容；电阻R327的一端同时连接到U37芯片的第6个管脚作为功放芯片的音频输入信号；U37的第3管脚和第5管脚为放大后的音频信号正负极两端，分别连接到喇叭J12的正负极。该电路的主要作用在于将从室内机CPU的模拟音频输出信号HPR和HPL，以及从模拟对讲音频芯片MC34018输出并经过音频隔离电路后的SPK_OUT信号耦合在一起，这三个音频信号耦合在一起通过功放实现放大输出；通过该电路可以实现只需要一个喇叭，就可以听到三路音频信号的叠加声音输出；还可以对每路音频信号的功放倍数进行单独调整，以防止两路音频信号的音量不匹配的情况出现；具体可以通过电阻R327以及电阻R324、R325、R343这几个电阻的比值来实现。

采用该电路可以实现仅用一个喇叭，就可以同时输出来自于数字系统的音频输出信号（室内机CPU音频输出信号HPR和HPL）以及模拟系统的音频输出信号（模拟音频隔离电路输出信号SPK_OUT）；用户可以听到多路音频信号叠加后的声音；同时可以通过调整每一路音频的放大倍数以实现音量的匹配。

采用本发明的改善型楼宇对讲系统组网方案，基本上保留了数字楼宇对讲系统的优点；同时由于将门口机改为模拟设备而降低了设备成本；门口机改为模拟设备后直接和室内机进行线缆连接不需要占用交换机网口资源，从而节省了整个架构的交换机数量也达到降低整个系统成本的目的。

另外，采用本发明的组网方案,对于室内机来说，由于数字系统和模拟系统都需要同室内机进行对讲通话。本发明提供了一种室内机模拟音频和数字音频耦合电路，该电路能够实现数字系统同模拟系统两种音频信号的叠加输出；在室内机中只需要用一个咪头以及一个喇叭，就能够实现室内机同数字系统机器（比如梯口机）和模拟系统机器（门口机）之间的通话。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种模数混合楼宇对讲系统，由多个控制单元组成，所述多个控制单元包括：管理中心机、楼层交换机、梯口机、室内机、门口机，其特征在于：所述管理中心机与所述楼层交换机之间通过前端以太网络相连接；所述楼层交换机分别与所述梯口机、室内机通过网络连接；所述室内机与所述门口机之间通过网线或SYV75-5线或普通线缆连接，使用模拟信号进行信号传输。

2.如权利要求1所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：

3.如权利要求2所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述门口机包含模拟音频对讲电路模块，该模块的芯片与所述室内机的模拟音频芯片通过线缆连接，组成完整的音频对讲电路；

4.如权利要求3所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述门口机的模拟音频对讲电路模块的芯片和/或室内机的模拟音频芯片为MC34018芯片。

5.如权利要求2所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述咪头耦合电路，包括5V电源，用于给咪头耦合电路模块供电；电阻R116的一端连接到5V电源，另外一端连接到电容C63的一端，电容C63的另外一端接到系统DGND，电阻R116的一端同时连接到电阻R120的一端，电阻R120的一端分别连接到电容C64的一端以及电容C461的一端、电容C62的一端，电阻R120的一端还连接到咪头的正极一端；咪头的负极一端以及C64的另一端连接到MIC_GND；电容C62和电容C461的一端都连接到咪头的正极一端，用于接收咪头采集到的音频信号；电容C461的另一端输出的的MIC_TO_CPU信号输入室内机CPU芯片；电容C62的另外一端MIC_TO_MC信号输入室内机模拟音频芯片的咪头。

6.如权利要求5所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述电容C63为10UF的陶瓷电容。

7.如权利要求5所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述电阻R120为6.2K的贴片电阻。

8.如权利要求5所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述电容C64为3300pf的贴片陶瓷电容。

9.如权利要求5所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述电容C62和电容C461为0.1uf的贴片陶瓷电容。

10.如权利要求2所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述音频功放耦合电路中包含芯片U37为HWD4863芯片，从室内机CPU芯片输出的左右声道音频信号，分别为HPR和HPL，其中HPR从CPU芯片输出后连接到电容C532的一端，电容C532的另一端连接到电阻R324的一端；HPL输出后连接到电容C511的一端，电容C511的另一端连接到电阻R325的一端；从室内机模拟音频芯片输出的音频输出信号经过音频隔离电路实现阻抗切换后，形成的高阻抗音频输出信号，为SPK_OUT，其中SPK_OUT信号连接到电容C512的一端，电容C512的另一端连接到电阻R343的一端；电阻R343的另一端同电阻R324的另一端、R325的另一端与电阻R327的一端连接在一起；电阻R327的两端并联电容C514；电阻R327的一端同时连接到U37芯片的第6个管脚作为功放芯片的音频输入信号；U37芯片的第3管脚和第5管脚为放大后的音频信号正负极两端，分别连接到喇叭J12的正负极。

11.如权利要求10所述的一种模数混合楼宇对讲系统，其特征在于：所述电容C514为18pf的电容。