CN202077139U

CN202077139U - 基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃

Info

Publication number: CN202077139U
Application number: CN2011201414330U
Authority: CN
Inventors: 李坤遥; 苏成悦; 庄伟林; 周泰毅; 严朝发; 潘振星; 郑俊彬
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangzhou Nightsun Pro Lighting Equipment Co., Ltd.
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-05-06

Abstract

本实用新型是一种基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃。包括有供电电路、FPGA芯片、无线监控摄像头、视频A/D芯片、视频D/A转换单元、LED显示电路，其中供电电路与FPGA芯片连接，无线监控摄像头与视频A/D芯片的信号输入端连接，视频A/D芯片的信号输出端与FPGA芯片的信号输入端连接，FPGA芯片的信号输出端与视频D/A转换单元及LED显示电路连接。本实用新型构建于可编程片上系统之上，单芯片控制全局，稳定性、灵活性、移植性极高。本实用新型成本低，是一套可视化、智能化和人性化的智能楼宇可视系统。

Description

基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃

技术领域

本实用新型是一种智能楼宇可视门铃，特别是一种基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，属于可视门铃的一种改进技术。

背景技术

随着楼宇自动化、智能家居的普及，可视门铃进入了人们的视野。现有的可视门铃由以往的对讲机发展而来，不仅有对讲功能，还可通过电视看到访客的样貌，于住宅内开启楼下的大门让访客进入。随着人们生活水平的提高，对可视门铃的智能程度有了新的要求。同时，此类产品为了满足各种场合要求，必须具有很高的可裁剪性、可重构性，以满足频繁的产品升级。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种成本低、智能化、系统可重构、可裁剪的一种基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃。

本实用新型的技术方案是：本实用新型基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，包括有供电电路、FPGA芯片、无线监控摄像头、视频A/D芯片、视频D/A转换单元、LED显示电路，其中供电电路与FPGA芯片连接，无线监控摄像头与视频A/D芯片的信号输入端连接，视频A/D芯片的信号输出端与FPGA芯片的信号输入端连接，FPGA芯片的信号输出端与视频D/A转换单元及LED显示电路连接。

上述FPGA芯片还连接有FPGA配置电路；上述FPGA芯片还连接有存储芯片。

上述FPGA芯片的信号输入端还连接有楼宇外按键接口及楼宇内按键接口。

上述无线监控摄像头包括有无线摄像头和无线接收机，无线摄像头通过天线发送视频信号，无线接收机接收该视频信号后通过视频信号线传送NTSC制式的视频信号至视频A/D芯片上的视频端子。

上述分别提供3.3V电压和1.2V FPGA内核电压的供电电路包括稳压芯片RT9164和LM1117，电容CM6、CM7、CM8、CM9、CM10、C74，电感LM2、LM3，RT9164的输入端通过CM6与地连接，RT9164的输出端串联在LM2与地之间并接CM7、CM8，LM1117的输入端与地之间连接有C74，LM1117的输出端串联LM3，LM1117的输出端与地之间并接CM9、CM10。

上述FPGA配置电路包括有EPCS4配置芯片、电阻R7、R8、R9、R11、R12、R13、R14，电容C30以及FPGA配置相关引脚构成，EPCS4的芯片VCC引脚接供电电路的3.3V电压，GND引脚接地，DCLK、DATA、ASDI、nCS引脚接FPGA芯片的DCLK、DATA0，FPGA芯片的nCONFIG引脚通过上拉电阻R7连接VCC，nSTATUS引脚通过电阻R8连接VCC，CONF_DONE引脚通过电阻R9连接VCC，MSEL0、MSEL1通过下拉电阻R14、R13接地，VCC与GND之间接电容C30。

上述视频A/D芯片电路包括SAA7113视频D\A，FPGA的相关I/O端口，电阻R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23、R24，电容C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C67、C72，晶振Y1，电感L6、L7，模拟视频信号通过R16、C48接SAA7113的AI22，并通过R22接地，其余的AI11、AI21通过R23、R23接地，CE引脚通过上拉电阻R15连接至VCC，AI1D、AI2D通过C52、C53接地，VDDA0、VDDA1、VDDA2、VDDE1、VDDE2、VDDDI、VDDDA引脚接3.3V电源，并通过C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47接地，不同的供电区之间接L6、L7，24.576M晶振接XTAL1、XTAL，并通过C72、C67接地，所有VSS引脚接地，SDA、SCL通过R19、R20上拉，LLC引脚的输出串接R24。

上述视频D/A电路包括有ADV7123视频D/A芯片，FPGA的相关I/O端口、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R10，电容C5、C6、C7、C8、C14、C15和VGA接口组成，D/A转后的RGB三路色彩信号接VGA接口的1、2、3引脚， FPGA芯片输出的VGA同步信号HSYNC、VSYNC接VGA接口的13、14引脚，其余的VGA接口引脚除9、11、12、15悬空外，其余接地。

上述楼宇外按键接口及楼宇内按键接口包括有按键K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12、K13， LED显示电路包括有发光二极管LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8和蜂鸣器U1，K2～K13的一端通过电阻上拉，另一端接地，上拉的一端连接FPGA相关I/O端口，LED2～LED8的一端串接电阻连接VCC，另一端连接FPGA相关I/O端口，U1通过电阻连接VCC和FPGA相应I/O口。

上述存储芯片电路包括有SDRAM芯片K4S561632F、FPGA的相关I/O端口和电容C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42、C43，电感L8，3.3V电源输入串接L8至供电引脚VCC、VCCQ，GND和GNDQ引脚接地，其余SDRAM引脚连接至FPGA相关I/O端口。

本实用新型由于采用包括有供电电路、FPGA芯片、无线监控摄像头、视频A/D芯片、视频D/A转换单元、LED显示电路的结构，其中供电电路与FPGA芯片连接，无线监控摄像头与视频A/D芯片的信号输入端连接，视频A/D芯片的信号输出端与FPGA芯片的信号输入端连接，FPGA芯片的信号输出端与视频D/A转换单元及LED显示电路连接，本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1）本实用新型可在已有可视门铃基础上实现未接待访客图文记录、来访预约机制，并具有友好的人机界面，体现智能化、人性化。

2）本实用新型具有智能监控算法，自动识别监控范围内的可疑对象，自动报警。

3）本实用新型考虑到此类系统需要适应不同的使用要求和使用环境，提升系统的可重构能力，采用FPGA芯片并引入可编程片上系统技术，使得系统灵活性极大，非常便于升级和修改。

4）本实用新型单芯片主控构架，把复杂的控制集成在一片FPGA芯片内，通过片内软硬件协调实现绝大部分功能。

本实用新型是一种成本低、智能化、系统可重构、可裁剪的一种基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图；

图2为本实用新型实施例电源电路的电路图；

图3为本实用新型实施例视频A\D电路的电路图；

图4为本实用新型实施例视频输出电路的电路图；

图5为本实用新型实施例存储芯片接口电路的电路图；

图6为本实用新型实施例FPGA配置电路的电路图。

具体实施方式

实施例：

本实用新型的原理框图如图1所示，本实用新型基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，包括有供电电路、FPGA芯片、无线监控摄像头、视频A/D芯片、视频D/A转换单元、LED显示电路，其中供电电路与FPGA芯片连接，无线监控摄像头与视频A/D芯片的信号输入端连接，视频A/D芯片的信号输出端与FPGA芯片的信号输入端连接，FPGA芯片的信号输出端与视频D/A转换单元及LED显示电路连接。

本实施例中，上述FPGA芯片还连接有FPGA配置电路；上述FPGA芯片还连接有存储芯片。上述FPGA芯片的信号输入端还连接有楼宇外按键接口及楼宇内按键接口。

本实施例中，上述无线监控摄像头包括有无线摄像头和无线接收机，无线摄像头通过天线发送视频信号，无线接收机接收该视频信号后通过视频信号线传送NTSC制式的视频信号至视频A/D芯片上的视频端子。

本实用新型整个系统构架于可编程片上系统之上并以NIOS II软核为核心，通过硬线逻辑采集视频数据，通过DMA送往存储芯片和VGA显示缓存中。其他部分由软核通过程序来调度。本实施例的供电电路供电至系统各单元，由FPGA采集视频数据并通过软硬件配合实现系统所有功能。本实施例采用FPGA芯片完成绝大部分控制工作， FPGA芯片内部硬件软件密切配合，完成整套智能化工作。本实用新型具备一套有纯硬件实现的智能监控算法，分析监控范围内是否有人逗留超过一分钟而又未按下任一用户门铃，若如此则发出报警。本实用新型通过场内插值算法优化视频画质。

本实施例中，上述供电电路包括稳压芯片RT9164和LM1117，电容CM6、CM7、CM8、CM9、CM10、C74，电感LM2、LM3。分别提供3.3V电压和1.2V FPGA内核电压。RT9164的输入端与地之间接CM6，输出端串联LM2与地之间并接CM7、CM8，LM1117的输入端与地之间接C74，输出端串联LM3与地之间并接CM9、CM10。

本实施例中，上述FPGA配置电路主要包括有EPCS4配置芯片、电阻R7、R8、R9、R11、R12、R13、R14，电容C30以及FPGA配置相关引脚构成。EPCS4的芯片VCC引脚接供电电路的3.3V电压，GND引脚接地，DCLK、DATA、ASDI、nCS引脚接FPGA芯片的DCLK、DATA0，FPGA芯片的nCONFIG引脚通过R7上拉电阻连接VCC，nSTATUS引脚通过R8连接VCC，CONF_DONE引脚通过R9连接VCC，MSEL0、MSEL1通过1k下拉电阻连接地，VCC与GND之间接C30。

本实施例中，上述无线监控摄像头由无线摄像头和无线接收机组成，摄像头通过天线发送视频信号，接收机接收后通过视频信号线传送NTSC制式的视频信号至系统板上的CVBS视频端子。

本实施例中，上述视频A/D电路由SAA7113视频A\D，FPGA的相关I/O端口，电阻R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23、R24，电容C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C67、C72，晶振Y1，电感L6、L7组成。模拟视频信号通过R16、C48接SAA7113的AI22，并通过R22接地，其余的AI11、AI21通过R23、R23接地。CE引脚通过R15上拉至VCC。AI1D、AI2D通过C52、C53接地。VDDA0、VDDA1、VDDA2、VDDE1、VDDE2、VDDDI、VDDDA引脚接3.3V电源，并通过C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47接地，不同的供电区之间接L6、L7。24.576M晶振接XTAL1、XTAL，通过C72、C67接地。所有VSS引脚接地。SDA、SCL通过R19、R20上拉。LLC引脚的输出串接R24。视频采集的设计步骤如下：（1）从SAA7113接收隔行的视频数据，存于FPGA内部RAM构成的线缓存中；（2）利用场内插值算法，把隔行的视频数据变为完整的一帧数据；（3）存于存储芯片中。

本实施例中，上述视频D/A单元由ADV7123视频D/A芯片，FPGA的相关I/O端口、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R10，电容C5、C6、C7、C8、C14、C15和VGA接口组成，D/A转后的RGB三路色彩信号接VGA接口的1、2、3引脚， FPGA芯片输出的VGA同步信号HSYNC、VSYNC接VGA接口的13、14引脚，其余的VGA接口引脚除9、11、12、15悬空外，其余接地处理。

本实施例中，上述楼宇外按键接口及楼宇内按键接口包括有按键K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12、K13，LED显示电路由发光二极管LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8和蜂鸣器U1组成。K2～K13的一端通过电阻上拉，另一端接地，上拉的一端连接FPGA相关I/O端口。LED2～LED8的一端串接电阻连接VCC，另一端连接FPGA相关I/O端口。U1通过电阻连接VCC和FPGA相应I/O口。

本实施例中，上述存储芯片包括有SDRAM芯片K4S561632F、FPGA的相关I/O端口连接组成。3.3V电源输入至供电引脚VCC、VCCQ，GND和GNDQ引脚接地。其余SDRAM引脚连接至FPGA相关I/O端口。存储芯片为每一户住户创建一个消息区，存储来访者的信息及来访时间，用户查看后系统自动删除该条信息。

本实用新型在使用时，FPGA从无线监控摄像头采集视频并在存储芯片上进行缓存，若系统为默认的楼宇大门监控状态，则向VGA显示器输出实时监控视频。若有访客来访并按下住户的门铃，则等待该住户应答，若超时未应答，则判断为住宅内无人，此时将摄下来访者图片及当前时间，存于住户消息箱中，等待住户回来后获取；同时，系统具有智能防盗功能：系统智能分析是否有人进入监控区域，倘若监控区域中有人逗留超过一分钟且未按下任一住户的门铃，则认为目标可疑，向管理中心发出报警。

Claims

1.一种基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于包括有供电电路、FPGA芯片、无线监控摄像头、视频A/D芯片、视频D/A转换单元、LED显示电路，其中供电电路与FPGA芯片连接，无线监控摄像头与视频A/D芯片的信号输入端连接，视频A/D芯片的信号输出端与FPGA芯片的信号输入端连接，FPGA芯片的信号输出端与视频D/A转换单元及LED显示电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述FPGA芯片还连接有FPGA配置电路；上述FPGA芯片还连接有存储芯片。

3.根据权利要求2所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述FPGA芯片的信号输入端还连接有楼宇外按键接口及楼宇内按键接口。

4.根据权利要求3所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述无线监控摄像头包括有无线摄像头和无线接收机，无线摄像头通过天线发送视频信号，无线接收机接收该视频信号后通过视频信号线传送NTSC制式的视频信号至视频A/D芯片上的视频端子。

5.根据权利要求4所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述分别提供3.3V电压和1.2V FPGA内核电压的供电电路包括稳压芯片RT9164和LM1117，电容CM6、CM7、CM8、CM9、CM10、C74，电感LM2、LM3，RT9164的输入端通过CM6与地连接，RT9164的输出端串联在LM2与地之间并接CM7、CM8，LM1117的输入端与地之间连接有C74，LM1117的输出端串联LM3，LM1117的输出端与地之间并接CM9、CM10。

6.根据权利要求5所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述FPGA配置电路包括有EPCS4配置芯片、电阻R7、R8、R9、R11、R12、R13、R14，电容C30以及FPGA配置相关引脚构成，EPCS4的芯片VCC引脚接供电电路的3.3V电压，GND引脚接地，DCLK、DATA、ASDI、nCS引脚接FPGA芯片的DCLK、DATA0，FPGA芯片的nCONFIG引脚通过上拉电阻R7连接VCC，nSTATUS引脚通过电阻R8连接VCC，CONF_DONE引脚通过电阻R9连接VCC，MSEL0、MSEL1通过下拉电阻R14、R13接地，VCC与GND之间接电容C30。

7.根据权利要求5所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述视频A/D芯片电路包括SAA7113视频D\A，FPGA的相关I/O端口，电阻R15、R16、R19、R20、R21、R22、R23、R24，电容C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47、C48、C49、C50、C51、C52、C53、C67、C72，晶振Y1，电感L6、L7，模拟视频信号通过R16、C48接SAA7113的AI22，并通过R22接地，其余的AI11、AI21通过R23、R23接地，CE引脚通过上拉电阻R15连接至VCC，AI1D、AI2D通过C52、C53接地，VDDA0、VDDA1、VDDA2、VDDE1、VDDE2、VDDDI、VDDDA引脚接3.3V电源，并通过C32、C33、C34、C35、C44、C45、C46、C47接地，不同的供电区之间接L6、L7，24.576M晶振接XTAL1、XTAL，并通过C72、C67接地，所有VSS引脚接地，SDA、SCL通过R19、R20上拉，LLC引脚的输出串接R24。

8.根据权利要求5所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述视频D/A电路包括有ADV7123视频D/A芯片，FPGA的相关I/O端口、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R10，电容C5、C6、C7、C8、C14、C15和VGA接口组成，D/A转后的RGB三路色彩信号接VGA接口的1、2、3引脚， FPGA芯片输出的VGA同步信号HSYNC、VSYNC接VGA接口的13、14引脚，其余的VGA接口引脚除9、11、12、15悬空外，其余接地。

9.根据权利要求5所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述楼宇外按键接口及楼宇内按键接口包括有按键K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10、K11、K12、K13， LED显示电路包括有发光二极管LED2、LED3、LED4、LED5、LED6、LED7、LED8和蜂鸣器U1，K2～K13的一端通过电阻上拉，另一端接地，上拉的一端连接FPGA相关I/O端口，LED2～LED8的一端串接电阻连接VCC，另一端连接FPGA相关I/O端口，U1通过电阻连接VCC和FPGA相应I/O口。

10.根据权利要求5所述的基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃，其特征在于上述存储芯片电路包括有SDRAM芯片K4S561632F、FPGA的相关I/O端口和电容C36、C37、C38、C39、C40、C41、C42、C43，电感L8，3.3V电源输入串接L8至供电引脚VCC、VCCQ，GND和GNDQ引脚接地，其余SDRAM引脚连接至FPGA相关I/O端口。