专利名称：安装简单的可视对讲门禁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及安防控制和语音、视频通信对讲领域，尤指一种安装简单的可视对讲门禁装置。
背景技术：
现有的安防可视对讲系统形式多样，但是大多数实用功能不够全面，而且这些装置中多 采用了音频、视频、电力和数字信号分别传输的方式进行通讯，造成了整个装置的连接线路 复杂，线序容易错乱，因此其平均无故障工作时间不高，而且故障大多体现在线缆上。
发明内容
本发明的目的是提供一种安装简单的可视对讲门禁装置，该装置通过一根以太网电缆线 连接，接口清晰而简洁，各个模块独立性强，不但存储容量大，而且不影响系统运行速度， 不会因为局部故障而导致系统全面瘫痪。
本发明是一种安装简单的可视对讲门禁装置，包括一门口机及一个或者多个分层器；所 述的门口机及一个或者多个分层器之间通过一根以太网电缆依次连接；其特征在于所述的 门口机包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话电路、视频编码 驱动电路、读卡电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路与整机出线连接器相 连；所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相连；
所述的分层器包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话电路、 视频编码驱动电路及用户切换电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路与整机 出线连接器相连，所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相连；所 述的视频编码驱动电路还与用户切换电路相连，所述的用户切换电路连接有室内机连接器；
所述的视频编码驱动电路采用EL5171差分信号收发芯片设计，所述的音频编码解码驱动 电路采用EL5172差分信号收发芯片设计；
所述的CPU通过散列算法实现多卡的存储与读取，其特征在于预先设置好n个队列， 把要排序的对象按某种散列算法得出它要归于哪一个队列，然后把该对象插入这个队列；査 找时也是按散列算法先求出队列，然后在这个队列中查找该对象。
图1是本发明实施例的系统连接示意图。图2是本发明实施例的门口机的电路原理框图。
图3是本发明实施例的分层器的电路原理框图。
图4是本发明实施例的差分方式传输视频信号示意图。
图5是本发明实施例的卡片录入与查找过程示意图。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明公开了一种安装简单的可视对讲门禁装置，包括一门口机及一个或 者多个分层器；所述的门口机及一个或者多个分层器之间通过一根以太网电缆依次连接；由 图2可知门口机包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话电路、 视频编码驱动电路、读卡电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路与整机出线 连接器相连；所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相连；在此较 佳实施例中所述的CPU采用PIC18F45J10系列的单片机，所述的读卡电路采用U2270B芯片设 计，可以读取非接触式IC卡，系统通过外部flash存储芯片AT45DB161D，存储已经注册的 IC卡的数据；AT45DB161D是ATMEL公司生产的一款外部flash存储芯片，具有4096页、每 页528字节，总计约2M字节的存储空间，它可以通过SPI总线进行读写访问，该访问的最大 时钟频率可达66MHz (直接主存储器访问为33MHz)。读写命令一般是命令头+地址[+数据]组 成，有字节读写、块读写、快速缓冲buffer读写等多种方式。本实施例子中其不仅可以存]C: 注册在本机的卡片数据，还可以存储每个卡片读卡的时间(可以用于考勤的记录)。非接触 IC(RF)卡的一般兼容格式为64bits,采用Manchester编码格式，64bits中有9bits用于前导 同步，15bits用于校验，故实际表示卡号的数据为40bits，即5字节，其中头二个字节往往 是厂家标识，后3字节为常用的用户ID,实际使用中根据安全性要求可以使用3-5字节来存 储一个卡号。本发明综合安全性能和存储考虑，使用4字节存储一张卡号。
值得一提的是虽然AT45DB161D的SPI总线可以达到66MHz的速率，但受CPU本身的运行 速度限制，本案中AT45DB161D与CPU的SPI通讯速率为10MHz。本发明曾经尝试过最简单的 线性搜索算法。这种算法设计虽然简单，但是在这种8bit的CPU上运行的速度很慢。少量的 卡片检索速度还可以接受，但是大量的卡片检索的速度就让人难以忍受了。而由于受成本的 限制，排除了使用高档的CPU。所以只能在算法上做文章，优化自己的算法来提高运行的速 度。
如果最简单的那种算法，按线性顺序排列存储卡号，假设保存了 4000张卡，4000张卡 片需要占用外部flash存储芯片32个页面。
每张卡的随机访问的命中概率相同，平均査找2000次即可命中。则查找一张卡的平均时间开销为
平均搜索时间=16*tl + 2000*t2;
最坏情况下的时间开销为
最大搜索时间=32*tl + 4000*t2; 这里tl表示把AT45DB161D中的一个页读取到CPU的时间开销，t2表示搜索到是否有这张卡 的数据的时间。由于CPU在读取存储器的时候，其软件还要监视是否有用户按下了按键、是 否有用户呼叫等任务。所以，这样的开销显然要占用过多的CPU资源，实际使用中也会造成 对用户的操作反应迟钝的现象。
本发明使用了散列的技术，有效的解决了即能容纳大批量的卡，又要保证用户读卡的快 速响应。
所谓散列是数据结构中用于解决外部存储排序与査找的有效技术，它的原理是预先设置 好n个队列，把要排序的对象按某种散列算法得出它要归于哪一个队列，然后把该对象插入 这个队列；査找时也是按散列算法先求出队列，然后在这个队列中査找该对象。这里散列算 法的关键要保证所有的对象在各队列中的分布的均匀。
本发明把RF卡的卡号作为散列函数的输入，采用128页存储卡号，外部flash存储芯片 中的每页作为一个存储区，图5表示了这个算法的卡片录入与査找过程。本发明使用特定算 法，将每一个卡片的ID，计算出一个特征值。根据这个特征值对卡片进行分类，将该卡片投 入与特征值对应的存储区中。由于特征值的个数远远小于卡片的总数。所以査找的时候就不 需要査找所有的卡片了。査找一个卡号只要访问某一确定的页，所以平均査找访问开销为
平均搜索时间=tl + (4000/256) * t2;
最坏的时间开销为
最大搜索时间=tl + 128*t2; 这里tl表示把AT45DB161D中的一个页读取到CPU的时间开销，t2表示比较一张卡号是否相 同的时间开销。与线性排序相比，快了很多很多。当然，代价是牺牲了一些存储空间(这里 需要128个存储页，而线性排序在4000张卡时只需要32个存储页)，在AT45DB161D 4096 页牺牲100多页换取响应速度，还是利大于弊的。因为AT45DB161D的价格低廉。
散列算法中需要解决的另一个问题是冲突解决，由于每一队列只能存储128张卡，虽然 2000张卡中有128张卡归于同一队列的概率很低，但还是要必须处理好如果这种情况发生时 处理的机制，本案采用多加2个冲突存储页保存那些"冲突溢出"的卡号，比如第二条队列 已排满，这时又一张卡根据散列函数也需要插到第二条队列，那就把该卡号插到冲突存储页 中，当冲突存储页也饱和时就禁止用户注册这张卡，(当然这种情况发生的概率已经异常的低了)。
如果用户要删除某个特定的卡也是通过这样的算法，用这样的快速算法来査找出卡片所 在的位置，并且删除之。
通过以上算法，在实际测试中，该方法在少数几张卡注册和大量(已测过4000张的容量) 已注册的两种情况下，对卡号的插入、查找、删除的响应时间基本一致。在8bit的低端CPU 上运行，使用者根本感觉不出来二者的差别。
此外系统还通过RTC时间电路实现时钟功能，并利用全数字键盘及LED显示电路实现人 机交换。
由图3可知分层器包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话 电路、视频编码驱动电路及用户切换电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路 与整机出线连接器相连，所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相 连；所述的视频编码驱动电路还与用户切换电路相连，所述的用户切换电路连接有室内机连 接器；本较佳实施例中，用户切换电路为四用户切换电路，其可连接4个室内连接器。
本发明采用差分方式来分解视频信号，并配以双绞线作为传输线材。即使在强干扰环境 下，其抗干扰能力远比同轴电缆好，而且通过对视频信号的处理，其传输的图像信号也比同 轴电缆清晰，同一根网线相互之间不会发生干扰。具体优势如下
1、 布线方便，线缆利用率高。 一根普通超五类网线，内有4对双绞线，可以同时传输 视频、音频、电源和控制信号；而且网线比同轴电缆更好敷设。
2、 价格优势。普通超五类网线的价格相当于75-3视频线，室外防水超五类网线的价格 相当于75-5视频线，但网线可以同时传输多路信号，同轴线缆一条只能传输一路视频信号
3、 传输距离远，传输效果好。
4、 抗干扰能力强。双绞线传输采用差分传输方法，其抗干扰能力大于同轴电缆。 其基本原理为在发送端将单端的视频信号转换成幅度相等、极性相反的差分视频信号并
通过双绞线传输，在接收端则将二个极性相反的差分视频信号相减变成单端的视频信号。
此处本发明所述的视频编码驱动电路和音频编码解码驱动电路采用采用了 Intersil公 司的EL5171和EL5172差分信号收发芯片，在门口机一端将摄像头输出的视频信号转换为差 分信号，传输至楼层分层器后将差分信号重新转换为单端视频并送入室内机。而且在发送端 对高频信号进行预提升，在接收端进行了信号补偿。不仅可以保证黑白视频信号完整，图像 清晰，对比度饱满。而且也保证了彩色视频信号的色度，对比度等指标。完全达到了各项国 家标准和用户指标。差分运算放大器在工作时，由于其受温度变化影响较大，为了保证正常 稳定工作，还可加上了控制温度漂移器件。并且对输出信号进行电压嵌位来防止雷电等浪涌电压冲击，如图4所示。
本发明在实现可视对讲、图像监视等传统功能基础上，通过一根以太网电缆线连接，接 口清晰而简洁，各个模块独立性强，不会因为局部故障而导致系统全面瘫痪。
权利要求
1、一种安装简单的可视对讲门禁装置，包括一门口机及一个或者多个分层器；所述的门口机及一个或者多个分层器之间通过一根以太网电缆依次连接；其特征在于所述的门口机包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话电路、视频编码驱动电路、读卡电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路与整机出线连接器相连；所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相连；所述的分层器包括CPU及整机出线连接器；所述的CPU连接有通讯电路、语音通话电路、视频编码驱动电路及用户切换电路；所述的语音通话电路通过音频编码解码驱动电路与整机出线连接器相连，所述的整机出线连接器与通讯电路及视频编码驱动电路的输出端相连；所述的视频编码驱动电路还与用户切换电路相连，所述的用户切换电路连接有室内机连接器；所述的视频编码驱动电路采用EL5171差分信号收发芯片设计，所述的音频编码解码驱动电路采用EL5172差分信号收发芯片设计；所述的CPU通过散列算法实现多卡的存储与读取，其特征在于预先设置好n个队列，把要排序的对象按某种散列算法得出它要归于哪一个队列，然后把该对象插入这个队列；查找时也是按散列算法先求出队列，然后在这个队列中查找该对象。
2、 根据权利要求1所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的CPU采用 PIC18F45J10系列的单片机。
3、 根据权利要求l所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的门口机的CPU 还连接有外部flash存储芯片，用于存储已经注册卡的数据。
4、 根据权利要求1所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的门口机的CPU 还连接有RTC时间电路，为系统提供时钟功能。
5、 根据权利要求1所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的门口机的CPU 还连接有键盘与LED显示电路，实现人机交互。
6、 根据权利要求1所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的用户切换电路可连接四个室内机连接器。
7、 根据权利要求1所述的安装简单的可视对讲门禁装置，其特征在于所述的读卡电路可读取非接触ic卡。
全文摘要
本发明涉及一种安装简单的可视对讲门禁装置，包括一门口机及一个或者多个分层器；所述的门口机及一个或者多个分层器之间通过一根以太网电缆依次连接，其特征在于所述的门口机和分层器包括CPU及整机出线连接器，通过语音通话电路、视频编码驱动电路、读卡电路等实现安装简单的可视对讲门禁系统。
文档编号H04N7/18GK101459832SQ20091011082
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者文 林 申请人:文 林