智能对讲外壳(改造楼宇对讲分机，增加远程开锁的功能)

Posted 2023-05-29

篇首语：人生来就不是为了被打败的，人能够被毁灭，但是不能够被打败。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了智能对讲外壳(改造楼宇对讲分机，增加远程开锁的功能)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

智能对讲外壳(改造楼宇对讲分机，增加远程开锁的功能)

前一段时间的一篇文章说到，一个朋友家的楼宇对讲系统不支持远程通话、对讲的功能。

有时出入不太方便。

这种情况下，作为一个有几十年工作经验的工程师，我为了不愧于这一称号，主动承接接下改造楼宇对讲分机的重任。

上一次花了点时间，把分机外壳拆开，用万用表把数据通信部分电路抄了下来，如下图：

数据通信电路

今天又花了半天时间，利用之前基于LoRA通信的智能灌溉系统测试时报废的样品，

改了几个电阻，焊了几条飞线，再改写了一小段程序，顺利完成了远程开锁的功能。

远程开锁功能的系统架构如下：

系统架构

远程开锁操作步骤如下：

智能灌溉主控与自建服务器建立TCP长链接；
为了达到免布线的目的，主控与安装在分机附件的通信小板采用LoRA进行无线通信；
用户走到门前时，打开手机x信，在公众号菜单上点击链接；
从自建云服务器上下载开锁界面；
通过x信提供的API接口对用户的身份进行认证，生成access token；
采用 websocket协议向云服务器服务器发送开锁消息以及access token；
云服务器根据access token判断权限，如果有权限，则向智能灌溉主控转发开锁消息；
智能灌溉主控将开锁消息通过LoRA通信转发给由智能灌溉分控改造的通信小板；
通信小板生成从楼宇对讲总线上抓包得到的开锁消息，通知楼宇对讲主机开锁；
楼宇对讲主机收到消息之后，执行开锁动作；

通信小板的改造

改造的电路

如上图，阴影部分区域为由智能灌溉分控改造的通信小板电路，其余部分为对讲分机的通信相关电路；

通信小板通过SPI接口与LoRA模块对接；

从其单片机的UART模块输出的UART数据经过两极反向之后，由PNP三极管将其发送到总线；

在输出的PNP三极管Q9的E极串入两个并联的100欧电阻，使得通信采用电流信号实现。

可以增加通信数据的传输距离和抗干扰能力；

当串口数据位为0时，通信小板向总线提供200mA左右的电流；

当串口数据位为1时，通信小板不向总线提供电流；

楼宇对讲的分机处于待机状态时，仍会定时向总线发送心跳数据。

这一心跳数据会影响通信小板的通信，因此，增加了NPN三极管Q12组成的电路；

当通信小板需要发送数据时，单片机在YOUT_04口输出高电平，使得Q12处于饱和导通状态；

此时，如果楼宇对讲分机有数据发送，其提供的电流信号将被Q12消耗，而不会流入总线，从而不会对通信小板的通信造成影响；

碰到的几个问题以及应对的措施

在调试过程中，碰到了几个问题：

1) 供电问题

刚开始想通过对讲分机内部的12V电源给通信小板供电。细算下来，电流太大，功耗太高。

最后采用9V电池给通信小板供电，所幸通信小板支持低功耗，静态平均工作电流仅几十uA，一节电池工作一年应该没有问题；

分析如下：

对讲系统的12V电流由28V的总线电源通过7812稳压得到，

而通信小板的单片机工作电源由外部电源通过3.3V的LDO稳压得到；

LoRA处于工作状态时，其工作电流可高达50mA；

如果由对讲分机内部的12V供电，则其内部的7812的功耗高达 50*(28-12)=800mW。

温升可高达50度左右；

通信小板的LDO的功耗也高达50*(12-3.3)=435mW，SOT-23封装的LDO的温升至少高达50度以上；

2)串口通信的时钟精度问题

灌溉分机采用内部高速R、C振荡器作为时钟，开始测试时，通信小板发了命令，

但是主机没有任何反应，用示波器实测通信波形，发现1200bps的波特率，

但是1个bit的脉宽居然是890us左右，与实际的 833us脉宽相比；

误差高达(890us-833us)/833us=7%。

当发送到第10个停止位时，其误差高达70%，显示接收端已经无法再正确解析数据；

果断把预留的外部晶振焊上，时钟改成外部晶振，问分机愉快地与主机打上了招呼；

3)分机待机状态开锁的问题

在分机未进入通话状态时，通信小板发送开锁命令，主机就是不执行任何动作；

再细查，原来分机待机开锁的功能被禁用了。

对讲系统只保留了主机呼叫、分机摘机再开锁的功能；

不得以，只能在通信小板上实现简单的自动摘机、开锁功能；

即检测到有呼叫命令(后续增加)或者收到从服务器发送的开锁命令，则：

a. 通过YOUT_04输出高电平，禁止对讲分机发送数据，延时一段时间；

b. 往总线发送摘机命令，延时一段时间；

c. 往总线发送开锁命令，延时一段时间；

d. YOUT_04输出低电平，允许对讲分机发送数据；

4)模拟按键操作的问题

在整个调试过程中，也有想法模拟按键操作，

如果是机械按键，可以接线从摘机和开锁按键焊出线来控制；

无奈对讲分机是触摸按键，而且触摸按键由另一块小板上的专用芯片检测；

如果要模拟按键操作，则需要实现专用芯片的协议，还需要不影响原来按键操作；

程序

灌溉分机已经有了完整的程序，因此只需要在原来LoRA通信以及RS485通信的基本上增加一个简单的状态机；

if(bTimer100ms)		 if(unlocktimer > 0)				unlocktimer --;		 		if(unlockstate == 1)		fnMB_Init();		uartbuff[0] = 0x7f;		uartbuff[1] = 0x06;		uartbuff[2] = 0x0A;		uartbuff[3] = 0x04;		uartbuff[4] = 0x00;		uartbuff[5] = 0x00;		uartbuff[6] = 0x15;		uartbuff[7] = 0x23;		RS485_Send(0, uartbuff, 8, FALSE);		unlocktimer = 20;		unlockstate = 2;		else if(unlockstate == 2)		if(0 == unlocktimer)			unlockstate = 3;			else if(unlockstate == 3)				uartbuff[0] = 0x7f;		uartbuff[1] = 0x06;		uartbuff[2] = 0x22;		uartbuff[3] = 0x04;		uartbuff[4] = 0x00;		uartbuff[5] = 0x00;		uartbuff[6] = 0x15;		uartbuff[7] = 0x3b;		RS485_Send(0, uartbuff, 8, FALSE);		unlocktimer = 15;		unlockstate = 4;			else		if(0 == unlocktimer)			unlockstate = 0;

通信小板