一种单芯片控制的可视模拟室内对讲机的制作方法

本实用新型涉及对讲机的研究领域，特别涉及一种单芯片控制的可视模拟室内对讲机。

背景技术：

目前在人们的日常生活当中，家庭或办公室使用的传统模拟可视室内对讲机要实现视频显示，通常需要系统主控芯片配合单独的视频播放模块实现。其中系统主控芯片用来实现系统通信、系统工作控制等功能，单独的视频播放模块通过排线接入主板，受主控芯片控制，专门用于处理模拟视频信号并驱动液晶屏显示图像。由于要使用独立模块，会在一定程度提高了电路的设计难度和生产成本，增加生产过程中的工序，同时大部分视频播放模块不支持调整视频显示参数的功能，无法根据使用的液晶屏或者产品使用环境做调制，一定程度影响了显示效果。

此外，传统模拟可视室内对讲机通常缺少系统设置功能。某些有系统设置功能的模拟可视室内对讲机，功能界面简单，且无提示界面和提示语音，用户在设置的过程中往往不知道自己的设置操作是否成功。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种单芯片控制的可视模拟室内对讲机，通过一个芯片就能实现系统通讯和控制以及视频显示功能。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一种单芯片控制的可视模拟室内对讲机，包括电源输入转换模块、主控模块、音频输入输出模块、视频信号放大模块以及液晶屏驱动模块，所述电源输入转换模块、音频输入输出模块、视频信号放大模块以及液晶屏驱动模块均与主控模块连接；

所述电源输入转换模块，用于将DC-12V/24V输入电压转化成稳定的DC-9V和DC-5V电压；

所述主控模块，用于控制音视频的播放和对讲功能，并实现通信和菜单设置功能；

所述音频输入输出模块，用于把主控模块传来的PWM信号转化成铃声音频信号并播放，对外部输入进来的对讲音频信号进行滤波放大后播放，并把麦克风收集到的微弱音频信号进行放大后输出，控制铃声音量和对讲音量

所述视频信号放大模块，用于对外部输入进来的PAL制式视频信号进行滤波放大；

所述液晶屏驱动模块，用于对PAL制式视频信号进行解码播放，并能对液晶屏亮度和图像比度进行调节。

作为优选的技术方案，所述电源输入转换模块包括高压脉冲损害电路、保险丝FL1、以及LC滤波电路，所述高压脉冲损害电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5和二极管D6的阴极相连后再与保险丝FL1的一端相连，所述保险丝的另一端连接LC滤波电路。

作为优选的技术方案，所述主控模块包括处理器芯片U1、为处理器芯片U1提供工作时钟信号的振荡电路、滤波电路以及存储电路；所述振荡电路、滤波电路以及存储电路均与处理器芯片U1连接。

作为优选的技术方案，所述存储电路采用FLASH芯片U2，所述FLASH芯片U2用于存储系统的可执行二进制程序代码、呼叫室内对讲机播放的铃声WAV音频文件以及用于实现语音提示的WAV音频文件；处理器芯片U1通过SPI_CLK、SPI_DO、SPI_DI、SPI_CS四个引脚经由排阻RN8与U2连接。

作为优选的技术方案，所述音频输入输出模块包括供电控制电路、PWM波DA转换电路、音频滤波电路、音量控制电路、麦克风放大电路以及喇叭功放电路，所述PWM波DA转换电路和音频滤波电路与音量控制电路连接，所述音量控制电路还与供电控制电路以及喇叭功放电路连接，所述功放控制电路还与麦克风放大电路以及喇叭功放电路连接。

作为优选的技术方案，所述视频信号放大模块包括视频信号放大芯片U5、RC网络输入电路、RC网络输出电路，输入信号经由电容C26、电阻R16组成RC网络输入电路到视频信号放大芯片U5，再经电阻R14、电容C24和电容C23组成的RC网络输出电路到主控模块的视频信号输入端。

作为优选的技术方案，所述液晶屏驱动模块包括液晶屏接口电路和液晶屏背光控制电路，所述液晶屏接口电路和液晶屏背光控制电路均与主控模块连接。

实用新型

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型只用一个芯片就能实现系统通讯和控制以及视频显示功能，其高集成度的特点可以简化电路板布线、缩小电路板面积、节省元器件、简化生产工序，从而降低产品的研发难度以及生产成本。

2、本实用新型的语音提示功能使得用户进行系统设置时能得到更人性化的体验。

附图说明

图1是本实用新型电源输入转换模块的电路原理图；

图2是本实用新型DC-DC降压稳压电路的电路原理图；

图3是本实用新型三端稳压芯片U4的电路原理图；

图4是本实用新型主控模块的电路原理图；

图5是本实用新型FLASH芯片U2的电路原理图；

图6是本实用新型供电控制电路的电路原理图；

图7是本实用新型DA转换电路的电路原理图；

图8是本实用新型音频滤波电路的电路原理图；

图9是本实用新型音量控制电路的电路原理图；

图10是本实用新型麦克风放大电路的电路原理图；

图11是本实用新型喇叭功放电路的电路原理图；

图12是本实用新型视频信号放大模块的电路原理图；

图13是本实用新型液晶屏接口电路的电路原理图；

图14是本实用新型液晶屏背光控制电路的电路原理图；

图15是本实用新型音频输入输出模块的结构方框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例的一种单芯片控制的可视模拟室内对讲机，包括电源输入转换模块、主控模块、音频输入输出模块、视频信号放大模块以及液晶屏驱动模块，所述电源输入转换模块、音频输入输出模块、视频信号放大模块以及液晶屏驱动模块均与主控模块连接。

所述电源输入转换模块，用于将DC-12V/24V输入电压转化成稳定的DC-9V和DC-5V电压；

所述主控模块，用于控制音视频的播放和对讲功能，并实现通信和菜单设置功能；

所述音频输入输出模块，用于把主控模块传来的PWM信号转化成铃声音频信号并播放，对外部输入进来的对讲音频信号进行滤波放大后播放，并把麦克风收集到的微弱音频信号进行放大后输出，控制铃声音量和对讲音量

所述视频信号放大模块，用于对外部输入进来的PAL制式视频信号进行滤波放大；

所述液晶屏驱动模块，用于对PAL制式视频信号进行解码播放，并能对液晶屏亮度和图像比度进行调节。

如图1所示，所述电源输入转换模块包括高压脉冲损害电路、保险丝FL1、以及LC滤波电路，所述高压脉冲损害电路包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5和二极管D6的阴极相连后再与保险丝FL1的一端相连，所述保险丝的另一端连接LC滤波电路。电源输入转换模块工作原理：输入电压(范围+12V到+24V)从VIN处输入，二极管D5、D6的作用分别是当输入电压反接时对电路进行保护和防止瞬间高压脉冲损害电路，FL1是500MA自恢复保险丝，当输入电流过大时自动断开，输入电流恢复正常后重新接通，达到保护电路的作用，C27、L7、C28共同构成LC滤波电路，作用是减小输入电压的纹波，如图2所示。

如图3所示，输入电压经过LC滤波电路后进入到DC-DC降压稳压电路，两部分降压稳压电路结构完全相同，反馈电阻R27、R28阻值与R29、R53不一样，实现了不同电压值的输出。二极管D7、D11用于防瞬间高压脉冲损害电路，电感L8用于滤波，电容C29、C32用于滤波获得更稳定的反馈电压，电容C30、C31、C33、C34对输出电压进行滤波。两部分电路分别输出+9V和+5V,+5V再经由三端稳压芯片U4输出+3.3V，C35、C36、C37为滤波电容。

如图4所示，所述主控模块包括处理器芯片U1、为处理器芯片U1提供工作时钟信号的振荡电路、滤波电路以及存储电路；所述振荡电路、滤波电路以及存储电路均与处理器芯片U1连接。主控模块的核心是一款集成了51单片机内核、模拟视频信号处理、图像增强、AGC、OSD、GAMMA校正、TFT数字屏驱动多项功能为一体的高性能芯片U1。晶振Y1，电阻R1，电容C4、C5共同组成振荡电路，为U1提供工作时钟信号；C1、C3为滤波电容；L1、L2为0欧姆磁珠，起滤波作用；系统上电瞬间由于C2的存在，U1的复位脚为低电平，系统复位，随后恢复高电平。

如图5所示，U2是FLASH芯片，用来存储系统的可执行二进制程序代码，还有呼叫室内对讲机时播放的铃声WAV音频文件以及用于实现语音提示的WAV音频文件。U1通过SPI_CLK、SPI_DO、SPI_DI、SPI_CS四个引脚经由排阻RN8与U2连接；RN8的作用是减小电磁辐射干扰对信号传输的影响，C12为滤波电容。U1其它功能引脚的工作原理会在其它功能模块的介绍中进行说明。

本实施例中，音频输入输出模块工作原理：由供电控制电路、PWM波DA转换电路、音频滤波电路、音量控制电路、麦克风放大电路、喇叭功放电路组成。模块的主要功能是处理输入进来的音频信号以及将主控芯片输出的PWM波转化成音频信号，再经由喇叭播放出声音；以及对麦克风(咪头)输出的信号进行处理和放大，最后输出到系统外部。如图15所示，所述音频输入输出模块包括供电控制电路、PWM波DA转换电路、音频滤波电路、音量控制电路、麦克风放大电路以及喇叭功放电路，所述PWM波DA转换电路和音频滤波电路与音量控制电路连接，所述音量控制电路还与供电控制电路以及喇叭功放电路连接，所述功放控制电路还与麦克风放大电路以及喇叭功放电路连接。

如图6所示，对于供电控制电路，输入端为+9.0V，+9.0V_PT为输出端，用来给音频输入输出模块供电，POWER接主控芯片并受其控制。当POWER为高电平(+3.3V)时，Q7导通，R70＝R71，此时Q6基极电压为+4.5V，Q6导通，输入端+9.0V与输出端+9.0V_PT导通。当POWER为低电平(0V)时，Q7不导通，则Q6也不导通，输入端+9.0V与输出端+9.0V_PT之间截至，从而实现了+9.0V_PT端的电压控制。C65、C66为滤波电容，L13用于实现音频输入输出模块地端与系统地端的单点连接，减小音频输入输出模块与系统之间的干扰。

如图7所示，对于PWM波DA转换电路：

(1)控制电路每隔150us对保存在FLASH芯片中的WAV文件(采样位数8bit，采样率8KHz)进行读取，每次读取一个字节的数据。

(2)主控芯片通过WAVPWM端输出频率为40KHz的PWM波，并根据每次读到的数据改变PWM波的占空比(比如数据0x00对应PWM占空比0％，数据0xff对应PWM占空比100％)。

(3)PWM波经Q5输出到RC阻容网络进行滤波后得到直流电压，PWM波占空比的改变可以改变直流电压的幅值。这样就能根据WAV音频文件来不断改变PWM波的占空比，控制VIN1端直流电压不断变化形成音乐波形。二极管D8的作用是防止Q5输出电压过高影响后级电路。

如图8所示，所述音频滤波电路的外部输入进来的音频信号经低通RC网络滤除高频干扰后进入到下一级放大电路。

如图9所示，所述音量控制电路，VIN1、VIN2为芯片的输入端，VIN1是占空比不断变化的PWM经滤波后得到的音乐波形，VIN2是外部输入进来经滤波后的音频信号。VOUT1是VIN1对应的输出端，VOU2是VIN2对应的输出端。SDA、SCL端与主控芯片连接并受其控制，由于SDA、SCL端为开漏输出端，主控芯片供电电压+3.3V，须增加R81、R82两个上拉+3.3V的电阻。三极管Q8、Q9为开漏输出，数字电位器芯片U11为+5.0V供电，所以同样需要增加R77、R79两个上拉+5.0V的电阻。C64、C67为滤波电容，该音量控制电路能实现21档的音量控制。

如图10所示，所述麦克风放大电路中，J4为麦克风(咪头)，+9.0V_PT为9V供电端，经R66、R68分压为麦克风提供偏置电压。麦克风输出的音频信号经C47、R67耦合到运算放大器U9的正输入端，经R65、C48耦合到运算放大器U9的负输入端。信号经放大再经C54滤波去除直流分量后耦合到MIC端输出到系统外部。L10是滤波电感，C49、C50为滤波电容，C52能起到减少噪声的作用，C51、R69共同决定音频信号的放大倍数，空置时放大倍数为20。

如图11所示，所述喇叭功放电路中，音量调节电路的两路输出VOU1、VOU2分别经R73、C57和R74、C58耦合到运放U10的正向输入端，运放的负向输入端接地。VOU1、VOUT2经放大后再经C62、C63滤波输出到喇叭。L12是滤波电感，C55、C56为滤波电容，C60能起到减少噪声的作用，C59、R75共同决定音频信号的放大倍数，空置时放大倍数为20。

如图12所示，所述视频信号放大模块中，AV_IN为模块的信号输入端，R17为0欧姆电阻，输入信号经C26、R16组成的RC网络输入到视频信号放大芯片U5，再经R14、C24、C23组成的RC网络输出到主控IC的视频信号输入端CVBS1_IN。R15上拉+3.3V，PWR_V接到主控芯片并受其控制，输出高电平时U5不工作，输出低电平时U5正常工作。C25为滤波电容，D3为TVS瞬态抑制二极管，作用是防止AV_IN输入端出现瞬间高压脉冲损坏电路。

如图13所示，液晶屏驱动模块由液晶屏接口电路和液晶屏背光控制电路组成。液晶屏接口电路的作用是为液晶屏逻辑电路提供工作电压以及对液晶屏与主控芯片进行连接。液晶屏接口电路中，C16为滤波电容，C15、L4分别为滤波电容和0欧姆磁珠，作用是提高时钟线DCLK的抗干扰能力。LCDR0～LCDR7，LCDG0～LCDG7，LCDB0～LCDB7分别单独串联一个33欧姆电阻后连接到主控芯片，电阻的作用是提高数据线的抗干扰性能。DCLK、HSYNC、VSYNC、DE直接与主控芯片连接。

如图14所示，液晶屏背光控制电路输入电压为+5.0V，R4是0欧姆电阻，C17、C18为滤波电容，L5为功率电感，D1为肖特基高速二极管，起整流作用，再经C19滤波输出到液晶屏背光电路的正极；R7为反馈电阻，用来决定液晶屏背光电路电压输入端正极BL+的最大电压。DC-DC芯片U3经BLPWM端与主控芯片连接，主控芯片输出频率为20KHz的PWM波到BLPWM端，并通过控制PWM波的占空比实现对BL+的调节，从而实现对液晶屏背光亮度的调节。PWM波占空比为100％时BL+达到最大值，PWM波占空比为0％时BL+达到最小值。

模拟室内对讲机被呼叫时，主控芯片通过控制PWR_V端让视频放大模块进入工作状态，此时视频信号输入到主控芯片的视频信号输入端CVBS1_IN，然后通过程序控制芯片内底层硬件电路驱动液晶屏显示图像，同时打开液晶屏背光。图像显示效果可通过修改芯片内部参数进行调节。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。