CN2929847Y - 具有预警功能的门铃 - Google Patents
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Abstract
具有预警功能的门铃是一种具有入侵检测功能、工作状态智能切换功能的门铃。其结构包括主机和门铃按键两部分组成，其特征在于主机包括中央处理单元、实时时钟电路、次声波探测电路、显示电路、声音产生电路、声音输出电路、用户键盘电路、光控电路。优点是：不仅具有普通的门铃功能，同时它还集成了入侵检测功能、工作状态智能切换功能，并且体积轻便、使用灵活、操作简单。尤为突出的是产品技术先进，探测效率高，成本低廉，可以广泛用于家用防盗，商业防盗，新建房地产的配套安装使用。
Description
(一)技术领域
本实用新型涉及一种门铃，它具有门铃功能、入侵检测功能、工作状态智能切换功能，具体说就是一种具有预警功能的门铃。
(二)背景技术
随着人们生活水平的日益提高，住宅的形式已经由单层向多层甚至高层发展，门铃已经变成是一种既是非常简单又是非常实用的楼宇房间设施必备的配置。但是现在市场上所有的门铃，功能单一，不具备入侵探测功能，而现在具有入侵探测功能的报警器，普遍的缺点就是价格高，系统庞杂，安装困难、隐蔽性差、系统造型简单、操作复杂。
现在具有入侵探测功能的报警器的主要缺陷是：第一，采用的传感器对探测空间有方向性的要求。所采用的传感器类型有红外传感器、门磁传感器、玻璃制碎器、微波探测器等几种，其中最常见的是被动式红外传感器和微波探测器。被动式红外传感器和微波探测器都是有方向性的，即在水平方向和垂直方向上有各自的有效角度范围，超过这个范围传感器就会失效。因此为了保证被动式红外传感器完全覆盖要保护的区域，在安装时对距地面的高度、水平方向和垂直方向上的角度都有严格的要求；而且传感器的探测区域不能有任何的障碍物，例如橱柜、写字台、墙等。第二，传感器的探测距离与传感器的体积成正比，要求的距离越大传感器的体积越大，因此系统不易集成。第三，传感器的灵活性差，要求独立供电、独立安装，还要求与报警主机相连。第四，传感器容易受各种因素的干扰，误报率高，如环境温度、震动、冲击、电磁、光强变化、小动物等干扰的影响，因此整个系统的设计安装就要求非常高的专业技术。第四，传感器是独立安装的，特别是被动式红外传感器完全暴露在人们的视野中，隐蔽性极差，非常容易被破坏或干扰，使其失效。以上的缺陷很难适应现代人对家庭的装潢设计、家具生活的要求。
现有的次声波探测器(专利号：ZL02256030.0)技术作为传感器，其灵敏度高，抗干扰能力强，稳定性好，适应性广泛，它采用微型低频麦克风作为传感器，用于采集相对密封空间的气密和容积的变化时产生的次声波信号，在密封好的空间探测范围可达到300平方米以上。因此这种传感器与上述常用的几种传感器相比有以下几个优点：一是无方向性，传感器只要置于被检测的空间中即可，没有探测角度的限制；二是对探测区域除了要求相对密封外，无任何要求，这一点特别适合仓库、资料室、家庭等探测盲区较多的场所；三是对周围的环境要求极低。由于被测信号是次声波，生产、生活中产生能够干扰次声波的信号的情况很少。四是传感器的集成度高，可置入门铃的内部，使门铃具有入侵探测功能，门铃、预警功能的转换时间，用户可以通过液晶时钟设定。这样不但解决了报警器结构复杂，安装困难的问题，提高了隐蔽性，为报警器进入家庭创造了条件。
(三)发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种具有预警功能的门铃，使它不仅具有门铃功能，同时它还集成了入侵探测、工作状态智能切换的功能，并且使其体积轻便、使用灵活、操作简单。
本实用新型目的采用以下的技术方案来实现，该具有预警功能的门铃，包括主机和门铃按键两部分组成，其特征在于主机包括中央处理单元、实时时钟电路、次声波探测电路、显示电路、声音产生电路、声音输出电路、用户键盘电路、光控电路。
组成主机部分的各电路之间的连接关系是：显示电路的输入端LCD的SEG0～7和COM1～5与中央处理单元的显示控制引脚U1的21脚～33脚相连；实时时钟电路的串行通信的数据引脚U3的6脚和时钟引脚U3的7脚，复位引脚U3的5脚分别与中央处理单元的时间控制引脚U1的11脚、10脚、34脚相连，实时时钟电路的定时报警输出引脚U3的1脚和中央处理单元的定时输入引脚U1的12脚相连；次声波探测电路的输出U2的17脚和中央处理单元的报警信号输入引脚U1的4脚相连；用户键盘电路的行列扫描引脚：行扫描引脚ROW1～4、列扫描引脚COL1～4与中央处理单元的键盘控制识别引脚(U1的13脚～20脚)相连；声音产生电路的声音选择引脚U5的1脚、2脚与中央处理单元的声音选择引脚U1的9脚、8脚相连，声音产生电路的声音输出引脚U5的3脚与声音输出电路的声音输入引脚U6的1脚相连；声音输出电路的音量控制引脚U6的2脚、7脚和中央处理单元的音量控制引脚U1的6脚、7脚相连；声音输出电路的声音输出引脚U6的6脚和扬声器的阳极相连；光控电路的输出U7的3脚和中央处理单元的辅助检测引脚U1的35脚相连；门铃按键的输出BP和中央处理单元电路的按键识别引脚U1的5脚相连；复位电路的输出RST和中央处理单元电路的复位引脚U1的3脚相连。
本实用新型的中央处理单元包括微处理芯片U1(HAR201)、晶体振荡器Y2、电容C13～C15、电阻R1；U1的4脚与次声波探测电路的输出U2的17脚相连，用以接收次声波探测电路输入的信号并处理判断是否进行预警U1的5脚与按键驱动电路的输出BP相连，用以接收门铃按键的输入；U1的6、7脚与声音输出电路U6的2、7脚相连，用以控制音量U1的8、9脚与声音产生电路的声音选择引脚RING1、RING2相连，用以控制产生不同的声音信号；U1的10脚与实时时钟的7脚相连，用以提供串行通信的时钟信号；U1的11脚与实时时钟的6脚相连，用以提供串行数据；U1的12脚与实时时钟的1脚相连，用以从实时时钟电路获得定时信号；U1的13～16脚与用户键盘电路的行信号输入端相连，U1的17～20脚与用户键盘电路的列信号输入端相连，用以识别用户在用户键盘上的操作；U1的21～34脚接显示电路的输入端，用以控制显示内容U1的1脚与晶体振荡器Y2的一端和电容C13的一端相连；电容C13的另一端与电容C14的一端和地相连；U1的2脚与晶体振荡器Y2的另一端和电容C14的另一端相连，用以产生中央处理单元工作时钟；U1的3脚与电阻R1的一端和电容C15的一端；电容C14的另一端与正电源相连；电阻R1的另一端接地；U1的34脚与实时时钟电路U3的5脚相连；U1的35脚与光控电路U7的3脚相连。
本实用新型的次声波探测电路包括芯片U2 GCZ-100、传感器MIC、电容C1～C10、电位器VR1；传感器MIC的一端与U2的13脚连接作为芯片的输入端，另一端接地；U2的17脚作为输出端与中央处理单元的4脚、电容C9连接，电容C9的另一端接地；电容C1的一端与U2的2脚及电位器VR1的一个固定端相连，电容C1的另一端接地；电位器VR1的另一个固定端与U2的15脚相连，电位器VR1的滑动端与U2的20脚相连；电容C2的与U2的1脚相连，另一端与U2的3脚相连；电容C3的阳极与U2的5脚相连，阴极接地；电容C4的阳极与U2的4脚相连，阴极与U2的10脚和C5的一端相连；电容C5的另一端与U2的8脚相连；电容C6的一端与U2的9脚相连，另一端接地；电容C7的阳极与U2的11脚相连，另一端接地；电容C8的阳极与U2的12脚相连，另一端接地；电容C9的阳极与U2的17脚相连，另一端接地，电容C10的阳极与U2的18脚相连，阴极与U2的19脚相连；U2的6脚与正电源相连；U2的14、16脚接地。
本实用新型的实时时钟电路包括微处理芯片U3 HT1381、晶体振荡器Y1、电容C11、C12；U3的2脚与晶体振荡器Y1的一端和电容C11的一端相连；电容C11的另一端与电容C12的一端和地相连；U3的3脚与晶体振荡器Y1的另一端和电容C12的另一端相连，用以产生实时时钟的工作时钟；U3的1脚作为定时输出与U1的12脚相连；U3的5脚作为复位端与U1的34脚相连；U3的6脚作为数据端与U1的11脚相连；U3的7脚作为数据时钟端与U1的10脚相连。
本实用新型的显示电路包括液晶显示模块U4 LCD；U4的数据输入端SEG0～SEG7与U1的21脚～28脚相连，用以输入显示数据；U4的显示控制输入端COM1～COM5与U1的29脚～33脚相连。
本实用新型的声音产生电路包括音乐IC U5 KL-768；U5的音乐选择端RING1～RING2与U1的9脚、8脚相连，用以选择输出哪个音乐；U5的输出端TG与U6的1脚相连；U5的5脚与正电源相连；U5的4脚接地。
本实用新型的声音输出电路包括音量控制IC U6 DS1669、电容C16和扬声器SPEAKER；U6的1脚作为U6的输入与U5的输出端TG相连；U6的2脚(音量增加)、7脚(音量减少)与U1的6脚、7脚相连；U6的8脚与电容C16的一端和正电源相连；电容C16的另一端接地；U6的6脚作为输出与扬声器SPEAKER的阳极相连；扬声器SPEAKER的阴极接地；U6的4、5脚接地。
本实用新型的光控电路包括IC U7、可调电阻R3、光敏电阻RG、电容C17；可调电阻R3的一端与正电源相连，另一端与光敏电阻RG的一端、电容C17的一端和U7的2脚相连；光敏电阻RG的另一端接地；电容C17的另一端接地；U7的1脚与正电源相连；U7的3脚作为输出与中央处理单元U1的35脚相连。
本实用新型优点是：不仅具有普通的门铃功能，同时它还集成了入侵检测功能、工作状态智能切换功能，并且体积轻便、使用灵活、操作简单。尤为突出的是产品技术先进，探测效率高，成本低廉，可以广泛用于家用防盗，商业防盗，新建房地产的配套安装使用。
与现有的门铃比较，有如下积极效果：
1、操作简单、电路可靠；
2、内置了次声波探测电路，所起到的预警功能可靠、隐蔽性强，应用广泛；
3、具有门铃和预警两种工作状态，预警时间可由用户自行设定；门铃状态
将屏蔽预警电路的输出，预警状态将屏蔽门铃电路的输出；
4、具有手动切换和自动切换两种工作状态切换方式，并且自动切换方式中
有多种切换方法；
(四)附图说明
图1是一种具有预警功能的门铃组成方框图；
图2是图1的电路原理图；
(五)具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行描述。
如图1所示的一种具有预警功能的门铃的组成方框图，包括主机和门铃按键两部分组成，主机包括中央处理单元、实时时钟电路、次声波探测电路、显示电路、声音产生电路、声音输出电路、用户键盘电路、光控电路。其电路的连接关系如图2所示。
该具有预警功能的门铃有门铃功能。当门铃按键S1被按下后，将BP信号的电平变成高电平，中央处理单元U1的5脚可以检测到这个信号的变化。当系统处于门铃状态时，中央处理单元会响应这个信号的变化，然后通过U1的9脚输出一个低电平启动声音产生电路U5的RING1产生门铃提示音；此提示音由U5的(9)脚输出到U6的1脚。提示音通过U6的放大后经U6的6脚输出到扬声器SPEAKER。同时中央处理单元通过U1的6脚输出连续的高电平脉冲驱动声音输出电路的VOL UP信号使输出的音量由小变大。当提示音结束后，通过U1的7脚输出连续的高电平脉冲驱动声音输出电路的VOL DOWN信号使音量变成最小。U6内部含有由数字电位器控制的放大器，可以控制输入信号的放大量，而不是像普通放大器那样直接放大到最大。这样做的目的是防止突然产生一个很大的音乐会产生很大的惊吓，让人的感觉不舒服。
还有预警功能。次声波探测电路中的MIC会检测用户室内出现声波，它会将检测到的信号输入到U2的14脚，通过U2内部电路的识别其中的次声波信息，并将检测到的次声波信息经过放大、整形、变换变成报警信号，此时此报警信号将通过U2的17脚输出，中央处理单元U1的4脚会检测到这个信号。此时，中央处理单元会检测光控电路的输出信号(光控电路的工作原理见下文)，用以综合判断是否有入侵情况。实际上次声波探测电路完全可以判断入侵情况的发生，但为了防止例如夜间系统已经进入预警状态时，当用户自己开室内的房间门会触发报警信号，但这种情况不应该算是入侵，通过设置光控电路来减少由于这种干扰而触发的报警。因为人们正常的夜间活动会先开灯，灯光会抑制最终的报警提示音的输出，而入侵者，例如小偷，他们是不会开灯的。这样设计就不会影响用户的正常生活，提高产品的使用价值。系统每次更新当前时间结束，会自动检测并记录光控电路当前的输出。当处于预警状态时，系统检测到次声波探测电路发出的报警信号后，会自动检测光控电路的输出。如果在检测到次声波探测电路发出的报警信号的前后各五秒钟内，光控电路的输出没有发生改变，则中央处理单元会通过U1的8脚输出一个低电平启动声音产生电路U5的RING2信号产生报警提示音；此提示音由U5的(9)脚输出到U6的1脚。提示音通过U6的放大后经U6的6脚输出到扬声器SPEAKER。同时中央处理单元通过U1的6脚输出连续的高电平脉冲驱动声音输出电路的VOL UP信号使输出的音量由小变大。当提示音结束后，通过U1的7脚输出连续的高电平脉冲驱动声音输出电路的VOL DOWN信号使音量变成最小。这里要着重说明一下，在检测到次声波探测电路发出的报警信号后的设定一个十秒钟的判断条件是经过慎重考虑的。因为当夜间用户自己在室内活动时，非常容易触发次声波探测电路的报警信号。最典型的例子是用户夜间上厕所，肯定有打开门和打开灯的这两个动作，而且这两个动作还存在先后的问题。在用户夜间上厕所这个过程中，系统要在这两个动作之间留出足够的时间，否则会给用户带来不必要的烦恼。在预警状态中，系统会自动忽略由门铃按键信号BP触发的发出门铃提示音的过程，但每次门铃按键被按下时系统都开始按键延时检测，方法是连续检测BP信号，当BP信号保持时间达不到用户设定的按键延时时间，系统将真正忽略此次门铃按键触发过程；当BP信号保持时间达到用户设定的按键延时时间，系统自动将状态转换到门铃状态(这种状态转换将在自动状态转换功能介绍中详细介绍)，并发出门铃提示音。此时开始进行门铃按键计数，当按下门铃的次数达到三次则自动将状态转换到预警状态。
本实用新型具有光检测功能。由于光敏电阻RG的电阻值随环境亮度的升高而降低。这样可以通过可调电阻R3和光敏电阻RG的分压作用，使环境的亮度变化形成不同的电压输出。调节可调电阻R3可以设定某个亮度作为阈值，当环境的亮度下降到低于这个亮度时，输出一个较高的电平，此电平输入到U7的2脚通过U7的3脚转换输出高电平输出；当环境的亮度上升到高于这个亮度时，输出一个较低的电平，此电平输入到U7的2脚通过U7的3脚转换输出低电平。U7的3脚输出的电平将由U1的35脚识别，并通过电平的高低来判断环境亮度的变化。
还具有计时显示功能，根据实时时钟电路确定并显示当前时间。实时时钟电路每隔1秒输出1个定时报警信号，这个脉冲由U3的1脚输出，中央处理单元U1的12脚接收到这个信号后，启动计时显示程序。中央处理单元通过U1的11脚和U1的10脚读取实时时钟电路的当前时间信息，并通过中央处理单元的显示控制引脚U1的21～33脚，将时间数据传给显示电路，显示在LCD上。时间的显示格式为24小时制。此时中央处理单元可以通过已知的当前时间信息完成定时功能；还可以通过U1的11脚和U1的10脚控制实时时钟电路的时间信息，完成校时功能。
还具有自动状态转换功能。自动状态转换功能有正常和临时两种转换过程。正常的自动状态转换功能是利用定时功能，当当前时间到达系统内部存储的自动状态转换时间，系统进行相应的状态转换。过程如下，当计时显示程序结束后，系统会比较当前时间和设定的定时时间，若相同则开始转换当前的状态。转换成门铃状态的方法是将中央处理单元U1的5脚打开同时关闭中央处理单元U1的3脚，开始接收门铃按键信息屏蔽次声波探测电路的报警信息；转换成预警状态的方法是将中央处理单元U1的3脚打开同时关闭中央处理单元U1的9脚，禁止输出门铃提示音，开始接收次声波探测电路的报警信息屏蔽门铃提示音；临时的自动状态转换功能是当系统处于预警状态时，按住门铃按键一定的时间(默认为5秒，用户可以自行修改)，系统自动将状态转换成门铃状态，此时的门铃状态是暂时的，如果在此门铃状态下门铃被连续按响三次，系统会自动将状态转换回预警状态。临时的自动状态转换方式的设计目的是为了方便用户而设计的，当用户晚归时，若系统已经进入到预警状态此时用户不可能按响门铃，因此设置这种状态转换方式方便用户使用，并且由于这种临时的状态转换只有自己家人知道，会给用户一种亲切的感觉。同时，系统在键盘上设置了响应的状态转换键，系统可以进行手动状态转换功能。转换的过程与正常的自动状态转换功能的过程是一致的，只是启动方式不同。
Claims (8)
1、一种具有预警功能的门铃，包括主机和门铃按键两部分组成，其特征在于主机包括中央处理单元、实时时钟电路、次声波探测电路、显示电路、声音产生电路、声音输出电路、用户键盘电路、光控电路，显示电路的输入端与中央处理单元的显示控制引脚相连；实时时钟电路的串行通信的数据引脚和时钟引脚，复位引脚分别与中央处理单元的时间控制引脚相连，实时时钟电路的定时报警输出引脚和中央处理单元的定时输入引脚相连；次声波探测电路的输出和中央处理单元的报警信号输入引脚相连；用户键盘电路的行列扫描引脚与中央处理单元的键盘控制识别引脚相连；声音产生电路的声音选择引脚与中央处理单元的声音选择引脚相连，声音产生电路的声音输出引脚与声音输出电路的声音输入引脚相连；声音输出电路的音量控制引脚和中央处理单元的音量控制引脚相连；声音输出电路的声音输出引脚和扬声器的阳极相连；光控电路的输出和中央处理单元的辅助检测引脚相连；门铃按键的输出和中央处理单元电路的按键识别引脚相连；复位电路的输出和中央处理单元电路的复位引脚相连。
2、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于本实用新型的中央处理单元包括微处理芯片U1、晶体振荡器Y2、电容C13～C15、电阻R1；U1的4脚与次声波探测电路的输出U2的17脚相连，U1的5脚与按键驱动电路的输出BP相连，U1的6、7脚与声音输出电路U6的2、7脚相连，U1的8、9脚与声音产生电路的声音选择引脚RING1、RING2相连，U1的10脚与实时时钟的7脚相连，U1的11脚与实时时钟的6脚相连，U1的12脚与实时时钟的1脚相连，U1的13～16脚与用户键盘电路的行信号输入端相连，U1的17～20脚与用户键盘电路的列信号输入端相连，U1的21～34脚接显示电路的输入端，U1的1脚与晶体振荡器Y2的一端和电容C13的一端相连；电容C13的另一端与电容C14的一端和地相连；电容C14的另一端与正电源相连；U1的2脚与晶体振荡器Y2的另一端和电容C14的另一端相连，U1的3脚与电阻R1的一端和电容C15的一端连接；电阻R1的另一端接地；U1的34脚与实时时钟电路U3的5脚相连；U1的35脚与光控电路U7的3脚相连。
3、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于次声波探测电路包括芯片U2、传感器MIC、电容C1～C10、电位器VR1；传感器MIC的一端与U2的13脚连接作为芯片的输入端，另一端接地；U2的17脚作为输出端与中央处理单元的4脚、电容C9连接，电容C9的另一端接地；电容C1的一端与U2的2脚及电位器VR1的一个固定端相连，电容C1的另一端接地；电位器VR1的另一个固定端与U2的15脚相连，电位器VR1的滑动端与U2的20脚相连；电容C2的与U2的1脚相连，另一端与U2的3脚相连；电容C3的阳极与U2的5脚相连，阴极接地；电容C4的阳极与U2的4脚相连，阴极与U2的10脚和C5的一端相连；电容C5的另一端与U2的8脚相连；电容C6的一端与U2的9脚相连，另一端接地；电容C7的阳极与U2的11脚相连，另一端接地；电容C8的阳极与U2的12脚相连，另一端接地；电容C9的阳极与U2的17脚相连，另一端接地，电容C10的阳极与U2的18脚相连，阴极与U2的19脚相连；U2的6脚与正电源相连；U2的14、16脚接地。
4、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于实时时钟电路包括微处理芯片U3、晶体振荡器Y1、电容C11、C12；U3的2脚与晶体振荡器Y1的一端和电容C11的一端相连；电容C11的另一端与电容C12的一端和地相连；U3的3脚与晶体振荡器Y1的另一端和电容C12的另一端相连，U3的1脚作为定时输出与U1的12脚相连；U3的5脚作为复位端与U1的34脚相连；U3的6脚作为数据端与U1的11脚相连；U3的7脚作为数据时钟端与U1的10脚相连。
5、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于显示电路包括液晶显示模块U4；U4的数据输入端SEG0～SEG7与U1的21脚～28脚相连，U4的显示控制输入端COM1～COM5与U1的29脚～33脚相连。
6、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于声音产生电路包括音乐IC U5；U5的音乐选择端RING1～RING2与U1的9脚、8脚相连，U5的输出端TG与U6的1脚相连；U5的5脚与正电源相连；U5的4脚接地。
7、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于声音输出电路包括音量控制IC U6、电容C16和扬声器SPEAKER；U6的1脚作为U6的输入与U5的输出端TG相连；U6的2脚、7脚与U1的6脚、7脚相连；U6的8脚与电容C16的一端和正电源相连；电容C16的另一端接地；U6的6脚作为输出与扬声器SPEAKER的阳极相连；扬声器SPEAKER的阴极接地；U6的4、5脚接地。
8、如权利要求1所述的具有预警功能的门铃，其特征在于光控电路包括IC U7、可调电阻R3、光敏电阻RG、电容C17；可调电阻R3的一端与正电源相连，另一端与光敏电阻RG的一端、电容C17的一端和U7的2脚相连；光敏电阻RG的另一端接地；电容C17的另一端接地；U7的1脚与正电源相连；U7的3脚作为输出与中央处理单元的35脚相连。
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