CN113301305B - 新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统 - Google Patents
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Abstract
本申请所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，通过使用多台所述的室内机连接一台数字交换机的控制方式，不仅去除了模拟楼宇对讲系统的中间设备及室内机的逻辑功能控制电路，极大地降低了整体成本，同时又具有与全数字终端一样的功能与人机交互效果，而且可以在产品批量生产中得到很好的应用。
Description
技术领域
本发明涉及可视或非可视楼宇对讲系统，尤其是涉及一种在数字模拟混合楼宇对讲系统中使用一台数字交换机带多台模拟室内机的应用。
背景技术
目前市场上常见的楼宇对讲系统有数字楼宇对讲系统、模拟楼宇对讲系统及数模混合楼宇对讲系统。数字楼宇对讲系统，即所有音视频与控制信号均采用网线或WIFI等数字化通信，每台室内机都相当于一台数字终端，功能强，信号无衰减小，传输距离远，布线简单，联网性强，但成本较高；模拟楼宇对讲系统，常采用RVV或网线布线，音视频采用基带或调制信号传输，布线复杂，信号衰减大，联网性差，成本较低，常应用于中低端场合；数模混合楼宇对讲系统，则结合了数字系统的远距离传输信号衰减小，联网性强及模拟系统的低成本优势，有较大的竞争力。目前，市面上常见的数模混合系统如图1与图2所示，通常在楼栋单元间采用数字对讲系统，在单元内则采用模拟对讲系统的方式，在数字对讲系统与模拟对讲系统间增加一个协议转化设备，实现音视频的相互转化与协议数据的转发，模拟对讲系统部分则仍保留有模拟对讲系统的布线架构及中间设备。上述两者虽可实现模拟对讲系统远距离传输及联网功能，但仍存在数字与模拟信号转化后再经中间设备的转化传输的失真问题，及模拟室内机功能扩展性差，功能单一等缺点。
发明内容
本申请的目的是解决上述问题，提供一种新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，通过使用一台数字交换机的控制多台室内机的方式,不仅去除了模拟楼宇对讲系统的中间设备及室内机的逻辑功能控制电路，极大地降低了整体成本，同时又具有与全数字终端一样的功能与人机交互效果，而且可以在产品批量生产中得到很好的应用。
本申请的目的是通过下述方案实现的：
一种新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，包括数字楼宇对讲系统、数字交换机和多个室内机；所述数字楼宇对讲系统连接数字交换机，通过网络与数字交换机进行数据传输，所述数字楼宇对讲系统与数字交换机进行传输的音频、视频及通信信号均采用数字化通讯；所述数字交换机具有一个数字网络接口和多个室内机接口，所述数字楼宇对讲系统连接至数字网络接口，所述室内机分别连接至多个室内机接口，所述数字交换机用于实现一对多通信管理、音频的数模转化与消回声处理、视频信号的数模转化及UI界面处理，同时实时获取室内机发送的数据并控制室内机当前的工作状态，自动识别室内机接口所连接室内机的设备类型并实现自动功能适配；所述室内机连接数字交换机，用于作为具有输入输出接口的人机交互终端设备；所述数字楼宇对讲系统通过LAN网络连接区口机、梯口机、中心管理机或电脑，并通过网线或WIFI与数字交换机连接，所述数字交换机并与多台室内机连接，用于实现与数字楼宇对讲系统各终端设备的互连互通，所述数字交换机有选择地与其中一台室内机可视对讲并同时保持与多台室内机实时通讯。
所述数字交换机，包括：数模转换电路、分别与其连接的多个室内机接口电路，以及为数模转换电路和室内机接口电路供电的电源电路；所述数模转换电路包括：数字核心电路、音频功放电路、通讯电路、通讯多路切换开关、音频放大电路、视频驱动电路、视频分支电路、音频多路切换开关；所述室内机接口电路包括：RJ45接口、电源保护电路、通讯接口电路和音频隔离与检测电路，所述电源保护电路、通讯接口电路和音频隔离与检测电路分别连接至RJ45接口；所述通讯接口电路依次连接通讯多路切换开关、通讯电路后连接至数字核心电路，所述音频隔离与检测电路连接音频功放电路后连接至数字核心电路，所述RJ45接口连接视频分支电路、视频驱动电路后连接至数字核心电路，数字核心电路还直接连接通讯多路切换开关、音频多路切换开关、视频分支电路；所述数字核心电路将来自数字对讲系统的数字音频信号进行音频解码与消回声算法处理后转化为模拟音频信号，再通过音频功放电路输出到室内机接口电路的音频隔离与检测电路上，通过RJ45接口以网线为介质以差分音频信号的方式传输给室内机；数字交换机将室内机传输来的声音模拟信号通过音频多路切换开关与音频放大电路进行二次放大后输入给数字核心电路进行音频编码与音频消回声算法处理，最后转化为数字音频流向数字对讲系统传输，实现音频的双向对讲；所述数字核心电路接收来自数字对讲系统发送来的数字视频流，通过数字核心电路的视频解码与数模转化，并在视频信号上加载OSD内容后输出CVBS视频信号，再通过视频驱动电路进行放大，视频分支电路进行单端转多路差分视频信号后通过RJ45接口向室内机传输，实现在室内机上显示视频与界面。
进一步的，所述数字核心电路的内核采用ARM Cortex-A8芯片及其外围电路组成，用于实现网络数据收发及音视频的编码与解码功能。
进一步的，所述通讯电路包括单片机U10、电平转换电路和程序烧写口J3；所述单片机U10采用N76E003芯片，用于实现多台室内机检测信号的检测及室内机通讯切换并通讯，同时实现与数字核心电路的通讯数据转发；所述电平转换电路由三极管Q29、电阻R217，电阻R265，电阻R216，二极管D27，电阻R218与电容C123组成，用于进行通讯电平的转换。
进一步的，所述通讯多路切换开关由模拟切换开关芯片U6、U7组成，所述模拟切换开关芯片U6、U7均采用SGM48751芯片设计，采用三极管Q31，电阻R67和电阻R94作为接收电平转换，采用排阻RN2和RN3、电阻R243作为发送限流保护电路。
进一步的，所述音频功放电路采用带开关控制的差分功放芯片U11设计，数字核心电路通过电阻R264控制三极管Q30是否导通，再通过电阻R255、电阻R238分压实现差分功放芯片U11是否工作；数字核心电路解码出的左右声道音频信号通过电阻R51，电容C81，电阻R52，电容C82进行音频匹配，再通过电容C71，电容C72，电容C76，电阻R167，电阻R50，电容C192，电阻R178进行滤波与衰减后输入到差分功放芯片U11的4脚，通过电阻R256，电容C193反馈放大后由差分功放芯片U11的8脚与5脚输出差分音频信号；所述差分功放芯片U11采用NV8002芯片。
进一步的，所述音频放大电路由运放芯片U12及外围器件组成放大电路，再通过电容C152，电阻R237，电容C68，电阻R236，电阻R40，电容C225，电容C74，电阻R54，电容C75进行滤波与耦合到数字核心电路芯片的音频输入口进行数字编码；所述运放芯片U12采用NC/LM321A芯片。
进一步的，所述音频多路切换开关由数字核心电路控制，采用模拟开关芯片U18设计，由外围电阻R246、R247和R248及排阻RN8和RN9组成限流保护电路；所述模拟开关芯片U18采用SGM48751芯片。
进一步的，所述视频驱动电路将数字核心电路解码出的视频信号经电阻R251进行负载匹配，再经电容C156，电感L4，电容C157，电容C158进行滤波，最后通过视频放大芯片U13、U14、U15和U19进行视频放大后，输出4路视频信号给视频分支电路，数字核心电路还可通过电阻R224、R245、R249和R250分别控制每个视频放大芯片是否工作，以降低功耗减少视频干扰；所述视频分支电路将经视频放大芯片输出的视频信号，通过电容进行耦合成8路差分电路输出到室内接口电路。
进一步的，所述室内机接口电路的RJ45接口的1脚与2脚为视频信号线，3脚与6脚为音频输出线，5脚与4脚为电源输出口，7脚为音频输入线，8脚为通讯线；所述电源保护电路由自恢复保险PTC1进行过流保护；所述通讯电路由三极管Q5及外围器件组成构成一个半双工并可自发自收的单线通讯电路；所述音频隔离通过电容C3和C2进行隔直，再通过电阻R161和R156进行阻抗匹配输出到RJ45接口，由电阻R61和R62，三极管Q4，二极管D3，电容C93，电阻R110、电阻R60和电阻R38组成检测电路，当RJ45接口的3脚与6脚高阻时，三极管Q4的基极通过电阻R110上拉到高电平，三极管Q4截止，Q4的集电极输出低电平，当RJ45接口的3脚与6脚通过电阻到地时，则与电阻R110进行分压，三极管Q4导通，集电极输出高电平。
进一步的，所述电源电路将外部输入直流电源通过DC18V接口输入，经芯片U9及外围器件组成的DC/DC电路降压输出5V电源，其中一路通过由MOS场效应管AO3401及外围电路组成的开关电路受控向数字核心电路供电，另一路向除数字核心电路的其它电路供电；所述数字核心电路的5V电源再通过芯片U8及外围电路组成的DC/DC降压电路输出1.25V供数字核心电路的内核主芯片工作，由线性降压芯片U17及外围滤波电容组成的降压电路输出1.8V供数字核心电路的内核主芯片的内核DRAM工作，由线性降压芯片U16及外围电路组成的降压电路输出3.3V向数字核心电路的内核主芯片的外围电路供电。
所述室内机包括：RJ45接口、通讯接口电路、电源电路、音频隔离与控制输出电路、单片机最小系统、音频功放电路、安防输入电路或按键电路、控制电路、喇叭、视频差分转单端电路、屏驱动电路和显示屏；所述RJ45接口用于内部各电路与数字交换机的网线连接接口；所述安防输入电路或按键电路、控制电路分别连接至、单片机最小系统后，再通过通讯接口电路连接RJ45接口；所述音频功放电路分别连接喇叭、单片机最小系统和音频隔离与控制输出电路，所述音频隔离与控制输出电路接入RJ45接口；所述显示屏依次连接屏驱动电路、视频差分转单端电路后接入RJ45接口；所述室内机的单片机最小系统通过采样安防输入电路或按键电路接口的电路信息的状态变化，通过音频隔离与控制输出电路改变直流电平状态通过RJ45接口向数字交换机发送请求，数字交换机通过检测出音频线上的电平状态，并向室内机发送获取指令，室内机的单片机最小系统通过室内机的通讯接口电路接收到指令后向数字交换机应答数据，实现数字交换机对室内机的实时响应，所述显示屏依次通过屏驱动电路、视频差分转单端电路后接入RJ45接口，通过数字交换机与外部实现视频通讯，所述电源电路用于对室内机内部各电路的供电。
进一步的，所述室内机还包括信号放大电路和咪头；所述咪头连接信号放大电路后接入RJ45接口，用于室内机通过数字交换机与外部通话。
进一步的，所述单片机最小系统采用赛元8位单片机SC92F8003芯片。
进一步的，所述室内机的电源电路由线性降压芯片U9、备用电流输入端口JK7、极性保护二极管D5和D11、由电感L6和L7，电源E7，电容C9和C52组成的输入滤波电路、输入保护电阻R70和R71、输出滤波电容E9，C10组成，用于输出5V供其它电路工作；其中所述线性降压芯片U9采用一块CJ7805芯片。
进一步的，所述通讯接口电路包括发送电路和接收电路，用于实现串口转单线半双工自发自收通讯电路；所述发送电路由三极管Q12、电阻R96、电阻R103、电阻R105和二极管D9组成，所述接收电路由电容C67、二极管D8、电阻R31、电阻R98、三极管Q2、R94组成。
进一步的，所述音频隔离与控制输出电路将音频通过电容C69和C70进行隔离并通过运放芯片U10及其外围电路进行放大后输出到音频功放电路；其中三极管Q5和电阻R65用于实现忙音信号的耦合，三极管Q4和电阻R57用于实现音频输入信号是否对地旁路；输出控制信号由电阻R32，三极管Q6、电阻R80、电阻R108和电阻R107完成，当室内机有数据要发送时，通过控制三极管Q6导通通知数字交换机获取数据；所述运放芯片U10采用LM324芯片。
进一步的，所述音频功放电路包括音频功放芯片LM386M及其外围电路、音频电源开关稳压电路和按键音耦合电路，用于将音频信号通过喇叭接口JK4输出到喇叭；所述音频电源开关稳压路由三极管Q9和Q8、二极管ZD1、三极管Q7、电阻R69和电阻R68、电阻R58和R56组成，所述按键音耦合电路由三极管Q10、电阻R80、二极管D6、电容C61、电阻R84和R90组成。
进一步的，所述视频差分转单端电路采用差分转单端运算放大器芯片U8经过电阻R77、电容C58进行视频匹配，通过电容C56和C57、电阻R60和R61进行耦合到U8的3脚与4脚，通过芯片U8的1脚经电阻R55，电容C47转单端输出；所述差分转单端运算放大器芯片U8采用CLC1005芯片。
进一步的，所述屏驱动电路采用视频显示控制芯片AMT630A作为主控芯片，外挂FLASH芯片P25Q21H存储程序，并由晶振Y1、电阻R122、电容C83和C84以及电阻R123组成外部晶振电路。
进一步的，所述信号放大电路将咪头JK3输入的音频信号通过电容C27耦合，经运算放大器芯片U10A及电阻R91和R97、电容C65、电阻R104、三极管Q3进行放大后再经二极管ZD2进行过压保护，再经电阻R93输出到接口RJ45；所述运算放大器芯片U10A采用LM324芯片。
本申请的有益效果如下：
本申请所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，通过使用多台所述的室内机连接一台数字交换机的控制方式，与目前市场上的数模混合系统不同之处在于：去除了模拟系统的所有中间设备，避免信号传输的衰减与失真问题；一台数字交换机可以通过多个模拟室内机接口，连接多台模拟室内机；数字交换机与模拟室内机采用集中供电并采用单网线连接；所有对讲逻辑在数字交换机上实现，模拟室内机只实现按键与安防输入口电平采集与根据数字交换机指令执行相应控制输出如开关音视频电路电源等；对讲消回音由数字交换机采用消回音算法实现，室内机只实现声音采集及声音放大输；所有室内机OSD人机交互界面在数字交换机上实现，模拟室内机只做视频显示,丰富了室内机的功能同时减化了室内机电路；数字交换机与模拟室内机通讯采用轮询与中断相结合方式实现实时响应，实现可视对讲功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是现有常见的数模混合系统的一种整体结构示意图。
图2是现有常见的数模混合系统的另一种整体结构示意图。
图3是本申请新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的整体连接示意图。
图4是本申请新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的各模块连接示意图。
图5是本申请新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的内部模块连接示意图。
图6是本申请的数字交换机的数据交互流程。
图7是本申请的数字交换机的数字核心电路的连接图。
图8是本申请的数字交换机的通讯电路的连接图。
图9是本申请的数字交换机的通讯多路切换开关电路的连接图。
图10是本申请的数字交换机的音频功放电路的连接图。
图11是本申请的数字交换机的音频放大电路的连接图。
图12是本申请的数字交换机的音频多路切换开关电路的连接图。
图13是本申请的数字交换机的视频驱动电路的连接图。
图14是本申请的数字交换机的室内机接口电路的连接图。
图15是本申请的数字交换机的电源电路的连接图。
图16是本申请的讲室内机的单片机最小系统的电路结构图。
图17是本申请的室内机的电源电路的连接图。
图18是本申请的室内机的通讯接口电路的连接图。
图19是本申请的室内机的音频隔离与控制输出电路的连接图。
图20是本申请的室内机的音频功放电路的连接图。
图21是本申请的室内机的视频差分转单端电路的连接图。
图22是本申请的室内机的屏驱动电路的连接图。
图23是本申请的室内机的信号放大电路、安防输入电路和按键电路的连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外””等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图3所示，是本申请所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的整体连接示意图。所述新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统包括数字楼宇对讲系统101、数字交换机102和室内机103；所述数字楼宇对讲系统可以是一个利用已有LAN宽带网络为数据传输平台，音频、视频及通信等信号均采用数字化通讯的一个具有呼叫、监视、可视对讲、安防报警等功能的可视对讲系统，包含有但不限于区口机，梯口机，中心管理机、电脑等数字终端设备；所述数字交换机与室内机采用单网线连接；数字交换机在可视对讲系统中相当于一台具有多组由显示屏与若干输入输出接口构成的数字功能室内机；而每台室内机由显示屏、喇叭、咪头、按键等若干输入输出接口组成，做为数字交换机的一组外围接口设备，室内机的功能与人机交互由数字交换机实现，室内机只实现屏的显示与输入输出的转换，采用中断与轮询相结合的方式实时与室内机保持交互，达到用户操作的即时响应。
如图4所示，是本申请所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的各模块连接示意图。所述新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，包括数字楼宇对讲系统101、数字交换机102和多个室内机103；其中：
所述数字楼宇对讲系统101可以是一个利用已有宽带网络为数据传输平台，音频、视频及通信等信号均采用数字化通讯的一个具有呼叫、监视、可视对讲、安防报警等功能的可视对讲系统，包含有但不限于区口机，梯口机，中心机等数字终端设备；
所述数字交换机102包含有数字网络接口、数模转换电路、室内机接口和电源电路；它是一个具有一个数字网络接口(TCP/IP协议)，多个室内机接口，可实现一对多通信管理，音频的数模转化与消回声处理，视频信号的数模转化及UI界面处理的一对多数模转换设备，并可实时获取室内机103发送的数据与控制室内机103当前的工作状态,自动识别室内机接口所接室内机的设备类型实现自动功能适配；
所述室内机103是由显示屏、喇叭、咪头、按键等若干输入输出接口组成，做为数字交换机的一组外围接口设备，室内机的功能与人机交互由数字交换机实现，室内机只实现屏的显示与输入输出的转换，采用中断与轮询相结合的方式实时与室内机保持交互，达到用户操作的即时响应。
所述数字楼宇对讲系统101通过LAN网络连接各数字终端设备并通过网线或WIFI与数字交换机102连接；数字交换机102在数字楼宇对讲系统中相当于一台数字终端设备，实现与数字楼宇对讲系统各终端设备的互连互通，并通过多个室内机接口采用网线与多台室内机103连接，且可以有选择地与其中一台室内机可视对讲，同时保持与多台室内机实时通讯。
如图5所示，是本申请所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统的实施例的具体内部模块连接示意图。其中：
所述数字交换机102包括：数模转换电路及分别与其连接的多个室内机接口电路，以及为数模转换电路和室内机接口电路供电的电源电路；所述数模转换电路包括：数字核心电路、音频功放电路、通讯电路、通讯多路切换开关、音频放大电路、视频驱动电路、视频分支电路、第二多路切换开关；所述室内机接口电路包括电源保护电路、RJ45接口、通讯接口电路和音频隔离与检测电路。
所述室内机103包括：RJ45接口、电源电路、通讯接口电路、音频隔离与控制输出电路、信号放大电路、视频差分转单端电路、单片机最小系统、音频功放电路、屏驱动电路、安防输入电路、按键电路、控制电路、喇叭、咪头和显示屏。
所述室内机103的单片机最小系统通过IO口采样各输入接口如按键电路或安防输入口电路信息，当有状态发生变化时，通过音频隔离与控制输出电路改变直流电平状态向数字交换机102发送请求，数字交换机102的数字核心电路通过音频隔离与检测电路检测出音频线上的电平状态，切换通讯多路切换开关，并通过通讯电路向室内机103发送获取指令，室内机103的单片机最小系统通过室内机的通讯接口电路接收到指令后向数字交换机应答数据，实现数字交换机对室内机的实时响应。
所述数字交换机102的数字核心电路将来自数字对讲系统101的数字音频信号进行音频解码与消回声算法处理后转化为模拟音频信号，再通过音频功放电路输出到室内机接口电路的音频隔离与检测电路上，通过RJ45接口以网线为介质以差分音频信号的方式传输给室内机103，所述室内机103的音频隔离与控制输出电路对数字交换机102传入的差分音频信号进行隔离与转换输出单端音频信号，所述单端音频信号再通过音频功放电路驱动喇叭输出声音；室内机103通过咪头把声音转化为模拟的电信号，通过信号放大电路放大后通过RJ45接口向数字交换机102传输，数字交换机102再通过音频多路切换开关与音频放大电路进行二次放大后输入给数字核心电路进行音频编码与音频消回声算法处理，最后转化为数字音频流向数字对讲系统(101)的终端设备传输，实现音频的双向对讲。
所述数字交换机102的数字核心电路接收来自数字对讲系统101终端设备发送来的数字视频流，通过数字核心电路的视频解码与数模转化，并在视频信号上加载OSD内容后输出CVBS视频信号，再通过视频驱动电路进行放大，视频分支电路进行单端转多路差分视频信号后通过RJ45接口采用网线方式向室内机传输，室内机103的RJ45接口接收到差分的视频信号，通过视频差分转单端电路把差分视频信号转化为CVBS信号再通过屏驱动电路在显示屏上显示视频与界面。
本申请实施例的具体工作流程如图5和图6所示：
1、数字交换机与室内机数据交互：系统上电后，数字交换机采用如图6所示数字交换机数据交互流程，实现数字交换机对室内机输入的实时采样与输出控制，即室内机的单片机最小系统通过IO口采样各输入接口如按键电路或安防输入口电路信息，当有状态发生变化时，通过音频隔离与控制输出电路改变直流电平状态向数字交换机发送请求，数字交换机数字核心电路通过音频隔离与检测电路检测出音频线上的电平状态，切换通讯多路切换开关，并通过通讯电路向室内机发送获取指令，室内机单片机最小系统通过通讯接口电路接收到指令后向数字交换机应答数据，实现数字交换机对室内机的实时响应。
2、音频对讲：由数字交换机通过室内机数据交换，建立音频与视频的连接通道。来自数字对讲系统的数字音频信号通过数字交换机的数字核心电路进行音频解码与消回声算法处理后转化为模拟音频信号，再通过音频功放电路输出到室内机接口电路的音频隔离与检测电路上，通过RJ45接口以网线为介质以差分音频信号的方式传输给室内机，室内机的音频隔离与控制输出电路对数字交换机传入的差分音频信号进行隔离与转换输出单端音频信号，单端音频信号再通过音频功放电路驱动喇叭输出声音；室内机通过咪头把声音转化为模拟的电信号，通过信号放大电路放大后通过RJ45接口向数字交换机传输，数字交换机再通过音频多路切换开关与音频放大电路进行二次放大后输入给数字核心电路进行音频编码与音频消回声算法处理，最后转化为数字音频流向数字对讲系统的终端设备传输，实现音频的双向对讲。
3、视频与界面显示：数字交换机数字核心电路接收来自数字对讲系统终端设备发送来的数字视频流，通过数字核心电路的视频解码与数模转化，并在视频信号上加载OSD内容后输出CVBS视频信号，再通过视频驱动电路进行放大，视频分支电路进行单端转多路差分视频信号后通过RJ45接口采用网线方式向室内机传输，室内机的RJ45接口接收到差分的视频信号，通过视频差分转单端电路把差分视频信号转化为CVBS信号再通过屏驱动电路在显示屏上显示视频与界面。
如图7所示，是本申请所述的数字交换机的数字核心电路的连接图。本实施例中数字核心电路由内核采用CortexTM-A8的X1(U1A，U1B，R8，R141，R27，R28，R162，R189，R220，R219，C32，C33，C27，R5，C17，R10，R11，C4，C5)芯片设计，该芯片内置64MB的DDR2，1路10/100Mbps以太网，24-bit音频编解码器，支持高清视频解码及CVBS信号输出，通过外挂16MB的FLASH(U3，R20，R21)或1GB的NAND FLASH(U2，R12，C51)存储程序，采用外部24MHz晶振电路(由R163，R165，R164，JT1，C22，C18组成)，复位电路(R234，C29)与IP101GR芯片设计的以太网收发电路(U5，RN1，C57，C58，R34，R166，R16，R13，JT2，C53，C54，T1，C47，C50，R48，R7，D1，C21，U4，R45，J_LAN)和以太网电源开关电路(R18，R19，Q2，R17，R14，C66，Q1，BD1，C63，C64)组成数字核心电路，实现网络数据收发及音视频的编码与解码功能。数字核心电路中的J1接口及外围阻容(R143，R150，R151，R152，C1，R153，R154，R144～R149)构成SD读卡接口电路用于程序下载或数据存储使用。
如图8所示，是本申请所述的数字交换机的通讯电路的连接图。所述通讯电路包括单片机U10、电平转换电路和程序烧写口J3；所述单片机U10采用N76E003芯片，用于实现多台室内机检测信号的检测及室内机通讯切换并通讯，同时实现与数字核心电路的通讯数据转发；所述电平转换电路由三极管Q29、电阻R217，电阻R265，电阻R216，二极管D27，电阻R218与电容C123组成，用于进行通讯电平的转换。
如图9所示，是本申请所述的数字交换机的通讯多路切换开关电路的连接图。所述通讯多路切换开关由1对8模拟切换开关芯片U6、U7组成，所述模拟切换开关芯片U6、U7均采用SGM48751芯片设计，采用三极管Q31、电阻R67和电阻R94作为接收电平转换，采用排阻RN2和RN3、电阻R243作为发送限流保护电路。
如图10所示，是本申请所述的数字交换机的音频功放电路的连接图。所述音频功放电路采用带开关控制的差分功放芯片U11设计，数字核心电路通过电阻R264控制三极管Q30是否导通，再通过电阻R255、电阻R238分压实现差分功放芯片U11是否工作；数字核心电路解码出的左右声道音频信号通过电阻R51，电容C81，电阻R52，电容C82进行音频匹配，再通过电容C71，电容C72，电容C76，电阻R167，电阻R50，电容C192，电阻R178进行滤波与衰减后输入到差分功放芯片U11的4脚，通过电阻R256，电容C193反馈放大后由差分功放芯片U11的8脚与5脚输出差分音频信号；所述差分功放芯片U11采用NV8002芯片。
如图11所示，是本申请所述的数字交换机的音频放大电路的连接图。所述音频放大电路由运放芯片U12及外围器件(R239，R240，C142，C143，C197，R242，C153，C118，R241)组成放大电路，再通过电容C152，电阻R237，电容C68，电阻R236，电阻R40，电容C225，电容C74，电阻R54，电容C75进行滤波与耦合到数字核心电路芯片X1的音频输入口进行数字编码；所述运放芯片U12采用NC/LM321A芯片。
如图12所示，是本申请所述的数字交换机的音频多路切换开关电路的连接图。所述音频多路切换开关由数字核心电路控制，采用1对8模拟开关芯片U18设计，由外围电阻R246、R247和R248及排阻RN8和RN9组成限流保护电路；所述模拟开关芯片U18采用SGM48751芯片。
如图13所示，是本申请所述的数字交换机的视频驱动电路的连接图。所述视频驱动电路将数字核心电路解码出的视频信号经电阻R251进行负载匹配，再经电容C156，电感L4，电容C157，电容C158进行滤波，最后通过视频放大芯片U13、U14、U15和U19进行视频放大后，输出4路视频信号给视频分支电路，数字核心电路还可通过电阻R224、R245、R249和R250分别控制每个视频放大芯片是否工作，以降低功耗减少视频干扰；所述视频分支电路将经视频放大芯片输出的视频信号，通过电容进行耦合成8路差分电路输出到室内接口电路。每路视频放大芯片输出的视频信号通过电容(如U13放大输出的视频信号经C160，C162分两路向室内机输出视频，视频地则通过C161与C163进行隔离，隔离后的视频再经电阻R113，R116，R109，R111进行下拉，最后通过排阻RN4向室内机接口输出两路差分视频信号)耦合出两路视频信号，实现8路视频差分信号输出。
如图14所示，是本申请所述的数字交换机的室内机接口电路的连接图。所述室内机接口电路包括：RJ45接口、电源保护电路、通讯接口电路和音频隔离与检测电路；本实施例中以第一个室内机RJ45接口CN1A端口说明：所述RJ45接口的1脚与2脚为视频信号线，3脚与6脚为音频输出线，5脚与4脚为电源输出口，7脚为音频输入线，8脚为通讯线；所述电源保护电路由自恢复保险PTC1进行过流保护；所述通讯电路由三极管Q5及外围器件组成构成一个半双工并可自发自收的单线通讯电路；所述音频隔离通过电容C3和C2进行隔直，再通过电阻R161和R156进行阻抗匹配输出到RJ45接口，由电阻R61和R62，三极管Q4，二极管D3，电容C93，电阻R110、电阻R60和电阻R38组成检测电路，当RJ45接口的3脚与6脚高阻时，三极管Q4的基极通过电阻R110上拉到高电平，三极管Q4截止，Q4的集电极输出低电平，当RJ45接口的3脚与6脚通过电阻到地时，则与电阻R110进行分压，三极管Q4导通，集电极输出高电平。室内机咪头的音频信号通过RJ45接口的7脚再通过电阻R201再经由Q3，R101，R92，D2，C94，R192组成的放大电路由Q3的集电极输出到数模转换电路。
如图15所示，是本申请所述的数字交换机的电源电路的连接图。所述电源电路将外部输入直流电源通过DC18V接口输入，经二极管D29反向保护及压敏电阻ZR1过压保护后再经L1，C127，C128滤波输入到由U9及外围器件(R223，R224，C129，C133，R225，C132，R226，D30，R227，L3，R228，C135，C136，C137，C139，L5，C140，C138)组成的DC/DC电路降压输出5V电源，一路通过由AO3401及外围电路(Q8，C112，R112，R114，R121，R122，TC3，C49，C52，TC2)组成的开关电路受控向数字核心电路供电，另一路向除数字核心电路的其它电路供电。数字核心电路的5V电源再通过U8及外围电路(C179，R252，C180，L2，R253，C134，R254，C185，C186，R229)组成的DC/DC降压电路输出1.25V供主芯片X1内核工作，由线性降压芯片U17及外围滤波电容(C182，C184，C188，C191)组成的降压电路输出1.8V供主芯片X1内核DRAM工作，由线性降压芯片U16及外围电路(C181，C183，C187，C190，D28，C189，R230，R231)组成的降压电路输出3.3V向主芯片X1外围电路供电。
如图16，所述室内机的单片机最小系统采用赛元8位单片机SC92F8003芯片，该芯片具有16K的FALSH，512字节的RAM，1路串口及3个定时器，其中J2为烧写口，电阻R12，电容C17组成阻容复位电路。PBK1与PBK2为EMC接地端口。
如图17，所述室内机的电源电路采用线性降压芯片CJ7805(U9)设计输出5V供其它电路工作，JK7为备用电流输入端口，D5，D11为极性保护二极管，电感L6和L7，电源E7，电容C9和C52为输入滤波电路，R70，R71为输入保护电阻，E9，C10为输出滤波电容。
如图18，所述室内机的通讯接口电路包括发送电路和接收电路，用于实现串口转单线半双工自发自收通讯电路；所述发送电路由三极管Q12、电阻R96、电阻R103、电阻R105和二极管D9组成，所述接收电路由电容C67、二极管D8、电阻R31、电阻R98、三极管Q2、R94组成。
如图19，所述音频隔离与控制输出电路将音频通过电容C69和C70进行隔离并通过运放芯片U10及其外围电路进行放大后输出到音频功放电路；其中三极管Q5和电阻R65用于实现忙音信号的耦合，三极管Q4和电阻R57用于实现音频输入信号是否对地旁路；输出控制信号由电阻R32，三极管Q6、电阻R80、电阻R108和电阻R107完成，当室内机有数据要发送时，通过控制三极管Q6导通通知数字交换机获取数据；所述运放芯片U10采用LM324芯片。
如图20，所述音频功放电路包括音频功放芯片LM386M(IC1)及其外围电路(外围：电阻R73，电容C39，电阻R74和R75，电容C54，电容E8，电容C55和C60，电阻R79，电容E10)、音频电源开关稳压电路和按键音耦合电路，用于将音频信号通过喇叭接口JK4输出到喇叭；所述音频电源开关稳压路由三极管Q9和Q8、二极管ZD1、三极管Q7、电阻R69和电阻R68、电阻R58和R56组成，所述按键音耦合电路由三极管Q10、电阻R80、二极管D6、电容C61、电阻R84和R90组成。
如图21，所述视频差分转单端电路采用差分转单端运算放大器芯片U8CLC1005(外围电路由电容C26，电阻R66、R67和R59组成)，经过电阻R77、电容C58进行视频匹配，通过电容C56和C57、电阻R60和R61进行耦合到U8的3脚与4脚，通过芯片U8的1脚经电阻R55，电容C47转单端输出，实现待机低功耗。
如图22，所述屏驱动电路采用艾科视频显示控制芯片AMT630A(U11)作为主控芯片，采用外挂FLASH芯片P25Q21H(U13)存储程序，JK6为调试接口，由晶振Y1、电阻R122、电容C83和C84以及电阻R123组成外部晶振电路；由DC/DC芯片U5(KA9886，外围L1，E3，C37，R37，C6，L2，R44，R45，E4，C40，C7)把输入电源降压到5V供屏驱动电路工作，可通过三极管Q1，R27，R117实现电源开关控制。采用线性降压芯片U2(BL1117-3.3，外围C2，E2，R6，C4，C5，R7)降压输出3.3V给U11工作，通过DC/DC芯片U6(KA2803)及外围电路(C38，C19，L3，R47，R17，D3，R16，E5，C21及C12，D2，C13，C22，R48，R50，Z2，C45，C23，C11，D1，C15，R9，R10，Z1，C44，C16，R46，R28，C20)输出多路电源：18V，9.8V，-6V供显示屏工作，屏背光则采用DC/DC芯片U7(KA2708)及外围电路(C41，C8，L4，D4，E6，C43，R18，R53，R54，R39，C42)进行升压。FPC1为7寸屏接口。
如图23，所述信号放大电路将咪头JK3输入的音频信号通过电容C27耦合，经运算放大器芯片U10A及电阻R91和R97、电容C65、电阻R104、三极管Q3进行放大后再经二极管ZD2进行过压保护，再经电阻R93输出到接口RJ45；所述运算放大器芯片U10A采用LM324芯片。所述按键电路采用JK1接按键板，通过ESD1与ESD2进行防静电保护，R15，R19进行分压，输入到U3的1脚进行AD转换，实现按键检测。所述安防输入电路采用单片机的AD口进行检测，通过JK2接外部安防检测设备，再通过R128，R64，R30，R130，R28，R29，C50，C49及R62，R63阻容网络进分压与滤波后传入U3的19脚与20脚进行AD采样检测，每个AD口检测两路防安输入，实现4路安防输入的信号检测。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：包括数字楼宇对讲系统、数字交换机和多个室内机；所述数字楼宇对讲系统连接数字交换机，通过网络与数字交换机进行数据传输，所述数字楼宇对讲系统与数字交换机进行传输的音频、视频及通信信号均采用数字化通讯；所述数字交换机具有一个数字网络接口和多个室内机接口，所述数字楼宇对讲系统连接至数字网络接口，所述室内机分别连接至多个室内机接口，所述数字交换机用于实现一对多通信管理、音频的数模转化与消回声处理、视频信号的数模转化及UI界面处理，同时实时获取室内机发送的数据并控制室内机当前的工作状态，自动识别室内机接口所连接室内机的设备类型并实现自动功能适配；所述室内机连接数字交换机，用于作为具有输入输出接口的人机交互终端设备；所述数字楼宇对讲系统通过LAN网络连接区口机、梯口机、中心管理机或电脑，并通过网线或WIFI与数字交换机连接，所述数字交换机并与多台室内机连接，用于实现与数字楼宇对讲系统各终端设备的互连互通，所述数字交换机有选择地与其中一台室内机可视对讲并同时保持与多台室内机实时通讯；
所述室内机包括：RJ45接口、通讯接口电路、电源电路、音频隔离与控制输出电路、单片机最小系统、音频功放电路、安防输入电路或按键电路、控制电路、喇叭、视频差分转单端电路、屏驱动电路和显示屏；所述RJ45接口用于内部各电路与数字交换机的网线连接接口；所述安防输入电路或按键电路、控制电路分别连接至单片机最小系统后，再通过通讯接口电路连接RJ45接口；所述音频功放电路分别连接喇叭、单片机最小系统和音频隔离与控制输出电路，所述音频隔离与控制输出电路接入RJ45接口；所述显示屏依次连接屏驱动电路、视频差分转单端电路后接入RJ45接口；所述室内机的单片机最小系统通过采样安防输入电路或按键电路接口的电路信息的状态变化，通过音频隔离与控制输出电路改变直流电平状态通过RJ45接口向数字交换机发送请求，数字交换机通过检测出音频线上的电平状态，并向室内机发送获取指令，室内机的单片机最小系统通过室内机的通讯接口电路接收到指令后向数字交换机应答数据，实现数字交换机对室内机的实时响应，所述显示屏依次通过屏驱动电路、视频差分转单端电路后接入RJ45接口，通过数字交换机与外部实现视频通讯，所述电源电路用于对室内机内部各电路的供电。
2.根据权利要求1所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述数字交换机包括：数模转换电路、分别与其连接的多个室内机接口电路，以及为数模转换电路和室内机接口电路供电的电源电路；所述数模转换电路包括：数字核心电路、音频功放电路、通讯电路、通讯多路切换开关、音频放大电路、视频驱动电路、视频分支电路、音频多路切换开关；所述室内机接口电路包括：RJ45接口、电源保护电路、通讯接口电路和音频隔离与检测电路，所述电源保护电路、通讯接口电路和音频隔离与检测电路分别连接至RJ45接口；所述通讯接口电路依次连接通讯多路切换开关、通讯电路后连接至数字核心电路，所述音频隔离与检测电路连接音频功放电路后连接至数字核心电路，所述RJ45接口连接视频分支电路、视频驱动电路后连接至数字核心电路，数字核心电路还直接连接通讯多路切换开关、音频多路切换开关、视频分支电路；所述数字核心电路将来自数字对讲系统的数字音频信号进行音频解码与消回声算法处理后转化为模拟音频信号，再通过音频功放电路输出到室内机接口电路的音频隔离与检测电路上，通过RJ45接口以网线为介质以差分音频信号的方式传输给室内机；数字交换机将室内机传输来的声音模拟信号通过音频多路切换开关与音频放大电路进行二次放大后输入给数字核心电路进行音频编码与音频消回声算法处理，最后转化为数字音频流向数字对讲系统传输，实现音频的双向对讲；所述数字核心电路接收来自数字对讲系统发送来的数字视频流，通过数字核心电路的视频解码与数模转化，并在视频信号上加载OSD内容后输出CVBS视频信号，再通过视频驱动电路进行放大，视频分支电路进行单端转多路差分视频信号后通过RJ45接口向室内机传输，实现在室内机上显示视频与界面。
3.根据权利要求2所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述数字核心电路的内核采用ARM Cortex-A8芯片及其外围电路组成，用于实现网络数据收发及音视频的编码与解码功能；所述通讯电路包括单片机U10、电平转换电路和程序烧写口J3；所述单片机U10采用N76E003芯片，用于实现多台室内机检测信号的检测及室内机通讯切换并通讯，同时实现与数字核心电路的通讯数据转发；所述电平转换电路由三极管Q29、电阻R217，电阻R265，电阻R216，二极管D27，电阻R218与电容C123组成，用于进行通讯电平的转换；所述通讯多路切换开关由模拟切换开关芯片U6、U7组成，所述模拟切换开关芯片U6、U7均采用SGM48751芯片设计，采用三极管Q31，电阻R67和电阻R94作为接收电平转换，采用排阻RN2和RN3、电阻R243作为发送限流保护电路。
4.根据权利要求2所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述音频功放电路采用带开关控制的差分功放芯片U11设计，数字核心电路通过电阻R264控制三极管Q30是否导通，再通过电阻R255、电阻R238分压实现差分功放芯片U11是否工作；数字核心电路解码出的左右声道音频信号通过电阻R51，电容C81，电阻R52，电容C82进行音频匹配，再通过电容C71，电容C72，电容C76，电阻R167，电阻R50，电容C192，电阻R178进行滤波与衰减后输入到差分功放芯片U11的4脚，通过电阻R256，电容C193反馈放大后由差分功放芯片U11的8脚与5脚输出差分音频信号；所述差分功放芯片U11采用NV8002芯片；所述音频放大电路由运放芯片U12及外围器件组成放大电路，再通过电容C152，电阻R237，电容C68，电阻R236，电阻R40，电容C225，电容C74，电阻R54，电容C75进行滤波与耦合到数字核心电路芯片的音频输入口进行数字编码；所述运放芯片U12采用NC/LM321A芯片；所述音频多路切换开关由数字核心电路控制，采用模拟开关芯片U18设计，由外围电阻R246、R247和R248及排阻RN8和RN9组成限流保护电路；所述模拟开关芯片U18采用SGM48751芯片。
5.根据权利要求2所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述视频驱动电路将数字核心电路解码出的视频信号经电阻R251进行负载匹配，再经电容C156，电感L4，电容C157，电容C158进行滤波，最后通过视频放大芯片U13、U14、U15和U19进行视频放大后，输出4路视频信号给视频分支电路，数字核心电路还可通过电阻R224、R245、R249和R250分别控制每个视频放大芯片是否工作，以降低功耗减少视频干扰；所述视频分支电路将经视频放大芯片输出的视频信号，通过电容进行耦合成8路差分电路输出到室内接口电路。
6.根据权利要求2所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述RJ45接口的1脚与2脚为视频信号线，3脚与6脚为音频输出线，5脚与4脚为电源输出口，7脚为音频输入线，8脚为通讯线；所述电源保护电路由自恢复保险PTC1进行过流保护；所述通讯电路由三极管Q5及外围器件组成构成一个半双工并可自发自收的单线通讯电路；所述音频隔离通过电容C3和C2进行隔直，再通过电阻R161和R156进行阻抗匹配输出到RJ45接口，由电阻R61和R62，三极管Q4，二极管D3，电容C93，电阻R110、电阻R60和电阻R38组成检测电路，当RJ45接口的3脚与6脚高阻时，三极管Q4的基极通过电阻R110上拉到高电平，三极管Q4截止，Q4的集电极输出低电平，当RJ45接口的3脚与6脚通过电阻到地时，则与电阻R110进行分压，三极管Q4导通，集电极输出高电平。
7.根据权利要求2所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述电源电路将外部输入直流电源通过DC18V接口输入，经芯片U9及外围器件组成的DC/DC电路降压输出5V电源，其中一路通过由MOS场效应管AO3401及外围电路组成的开关电路受控向数字核心电路供电，另一路向除数字核心电路的其它电路供电；所述数字核心电路的5V电源再通过芯片U8及外围电路组成的DC/DC降压电路输出1.25V供数字核心电路的内核主芯片工作，由线性降压芯片U17及外围滤波电容组成的降压电路输出1.8V供数字核心电路的内核主芯片的内核DRAM工作，由线性降压芯片U16及外围电路组成的降压电路输出3.3V向数字核心电路的内核主芯片的外围电路供电。
8.根据权利要求1所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：所述室内机的电源电路由线性降压芯片U9、备用电流输入端口JK7、极性保护二极管D5和D11、由电感L6和L7，电源E7，电容C9和C52组成的输入滤波电路、输入保护电阻R70和R71、输出滤波电容E9，C10组成，用于输出5V供其它电路工作；其中所述线性降压芯片U9采用一块CJ7805芯片；所述通讯接口电路包括发送电路和接收电路，用于实现串口转单线半双工自发自收通讯电路；所述发送电路由三极管Q12、电阻R96、电阻R103、电阻R105和二极管D9组成，所述接收电路由电容C67、二极管D8、电阻R31、电阻R98、三极管Q2、R94组成。
9.根据权利要求1所述的新型低成本模数混合可视对讲多室内机系统，其特征在于：
所述音频隔离与控制输出电路将音频通过电容C69和C70进行隔离并通过运放芯片U10及其外围电路进行放大后输出到音频功放电路；其中三极管Q5和电阻R65用于实现忙音信号的耦合，三极管Q4和电阻R57用于实现音频输入信号是否对地旁路；输出控制信号由电阻R32，三极管Q6、电阻R80、电阻R108和电阻R107完成，当室内机有数据要发送时，通过控制三极管Q6导通通知数字交换机获取数据；所述运放芯片U10采用LM324芯片；所述音频功放电路包括音频功放芯片LM386M及其外围电路、音频电源开关稳压电路和按键音耦合电路，用于将音频信号通过喇叭接口JK4输出到喇叭；所述音频电源开关稳压路由三极管Q9和Q8、二极管ZD1、三极管Q7、电阻R69和电阻R68、电阻R58和R56组成，所述按键音耦合电路由三极管Q10、电阻R80、二极管D6、电容C61、电阻R84和R90组成；所述视频差分转单端电路采用差分转单端运算放大器芯片U8经过电阻R77、电容C58进行视频匹配，通过电容C56和C57、电阻R60和R61进行耦合到U8的3脚与4脚，通过芯片U8的1脚经电阻R55，电容C47转单端输出；所述差分转单端运算放大器芯片U8采用CLC1005芯片；所述屏驱动电路采用视频显示控制芯片AMT630A作为主控芯片，外挂FLASH芯片P25Q21H存储程序，并由晶振Y1、电阻R122、电容C83和C84以及电阻R123组成外部晶振电路。
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