专利名称：基于可编程片上系统的智能楼宇可视门铃的制作方法
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，LMl 117的输入端与地之间连接有C74，LMl 117的输出端串联LM3，LMl 117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，C0NF_D0NE引脚通过电阻 R9连接VCC，MSELO, MSELl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
4AI22，并通过R22接地，其余的AI1UAI21通过R23、R23接地，CE引脚通过上拉电阻R15连接至 WC, AIID、AI2D 通过 C52、C53 接地，VDDAO、VDDAl、VDDA2、VDDEl、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XTALl、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Rl、 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、Kll、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，Ul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。
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5[0025]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、CMlO。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、Rl 1、 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、DATAO, 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，C0NF_D0NE 引脚通过R9连接VCC，MSELO、MSELl通过Ik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 Yl,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 VCC0 AIID、AI2D 通过 C52、C53 接地。VDDAO, VDDAl、VDDA2、VDDEl、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
6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 Rl、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Ul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。Ul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。
权利要求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，LMl 117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、Rl 1、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、DATAO，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，C0NF_D0NE引脚通过电阻R9连接 VCC, MSELO、MSELl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，VDDAO, VDDAU VDDA2、VDDEU VDDE2、VDDDI, VDDDA 引脚接 3. 3V电源，并通过C32、C33、C;34、C35、C44、C45、C46、C47接地，不同的供电区之间接L6、L7， 24. 576M晶振接XTALUXTAL,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R240
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、KlO、Kl 1、 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Ul，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，Ul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 禾口 GNDQ 引脚接地，其余SDRAM引脚连接至FPGA相关I/O端口。
专利摘要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。
文档编号H04N7/18GK202077139SQ20112014143
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者严朝发, 周泰毅, 庄伟林, 李坤遥, 潘振星, 苏成悦, 郑俊彬 申请人:广东工业大学