非可视直按式楼宇对讲系统电路设计
描述
下面是一套完整的1+1线制非可视直按式楼宇对讲系统的原理图。这套系统每户分机只需两根线无极性连接到主机，只有被访客按键呼叫的分机才可与主机通话和开锁、分机没挂好也不会泄漏隐私、某一住户分机短路或损坏后其它分机可照常使用。
图四
图五
图六
图七
在图4中，六反相器CD40106的第4个反相器U2D和外围电路（电阻R53、R56、R49、R50、R57，电解电容E19，二极管D17、D19、D21和三极管Q12）构成了系统复位电路。按键S100～S115和电阻R100～R107、R116～R123构成房号按键阵列。电压比较器U1C、U1D和外围的电阻R54、R52、R45、R55、R38、R46、R44、R48，电解电容E16，二极管D12，三极管Q10、Q13构成了按键检测电路。其中U1C是错误按键（多按键按下）检测；U1D是正确按键按下检测。反相器U2B和外围的电解电容E17、E18，二极管D11、D14、D15、D16，电阻R41、R43构成两路户选脉冲产生电路，一路当按键按下时产生一个触发脉冲；另外一路当复位电路复位时产生一个触发脉冲。图5中的三极管Q1、Q2和外围的电阻R3、R22、R15、R23、R16、R25、R20、R17、R28，电容C1，电解电容E4、E6、E5、E1、E2，麦克风MK1构成主机通话电路中的送话电路；电阻R21、R4、R2构成通话电路中的消侧音电路；集成功率放大器U3和外围的电解电容E7、E3、E10、E11，电阻R5、R1、R27，微调电阻RV1构成通话电路中的受话电路；三极管Q3和电阻R6构成通话电路中的静音电路。“叮咚”音集成块U4和外围的三极管Q5，电阻R7、R8、R10，二极管D1、D3，电解电容E23、E8构成振铃电路。图6、图7中的通用八D锁存器U100、U101和外围的三极管Q100～Q115，电阻R108～R115、R124～R131，保护二极管D100～D115构成核心户选电路。八D锁存器U100的Q0～Q7端分别连接电阻R108～R115，电阻R108～R115的另一端分别接三极管Q100～Q107的基极，三极管Q100～Q107的集电极和发射极分别与保护二极管D100～D107两端并联；八D锁存器U101的Q0～Q7端分别连接电阻R124～R131，电阻R124～R131的另一端分别接三极管Q108～Q115的基极，三极管Q108～Q115的集电极和发射极分别与保护二极管D109～D115两端并联。其中的通用八D锁存器U100、U101（例如：HC373八D锁存器）也可采用八D触发器（HC374八D触发器）。
电压比较器U1A和外围的电阻R33、R36、R32、R31、R35、R11，电解电容E9构成分机摘挂机检测电路。反相器U2E和外围的三极管Q4，电阻R13、R9，单刀双掷继电器RL1，保护二极管D7构成通话振铃选择电路；E12和R26让主机在分机振铃时可听到回铃音。三极管Q7和外围的电阻R29、R30，稳压二极管Z1，保护二极管D2构成一个大约为23mA的电流源，给住户分机供电。接线柱CON1、CON101、CON102构成了分机接口电路，其中CON1是总线，接所有分机；CON101和CON102都是分户线，分别接相应房号的分机。电压比较器U1B和外围的电阻R33、R36、R32、R31、R35、R34、R24、R19，电解E9、E13，三极管Q9、Q8，保护二极管D6，D8构成开锁电路。
系统供电电源（12V直流）从CON5输入，分两路：一路通过二极管D23提供给开锁电路；另外一路通过二极管D22极性保护，电容E21、C4滤波得到12V装置系统电源VDD。同时经过限流电阻R59和三端稳压芯片U5和外围的C5、E22、C3得到5V的VCC电源给户选电路的八D锁存器供电。VCC经过D1、D3降压得到3.6V的电压供振铃芯片U4工作。
当主机上电时，电解电容E14有一个经电阻R37充电的过程，其电压从0V上升到VDD，通过反相器输入保护电阻R40耦合到U2A的输入端，U2A输出端输出一个高电平的脉冲，一路通过D9、R14，Q6导通，控制系统摘挂机检测电路和开锁检测电路，防止装置上电误操作和上电开锁；另外一路通过D10、R42、Q11、R39产生一个锁存脉冲，因为正常上电时是没有任何房号按键被按下的，所以户选电路将断开所有住户分机，系统开始正常工作。
当访客按下某一个房号按键后，VCC（+5V）经过R51、房号按键和按键对应的下拉电阻分压后得到大约2.5V的电压输入到按键检测电路的电压比较器的U1D的正输入端；因为负输入端的电压为VCC经过R45、R55分压得到的3.97V，所以U1D输出一个低电平，三极管Q13导通输出12V高电平，一路给复位电路的延时电容E19充电，U2D输出低电平，Q3截止，放开对通话电路的静音；一路通过U2C反相输出低电平，Q5截止，触发U4发出“叮咚”的振铃音；另外一路通过E18、D14、R43使U2B输出一个低电平脉冲，经过Q11反相、电压变换后输出给74HC373一个高电平脉冲，触发D锁存器，由于当前只有访客按下按键的D锁存器的输入端为高电平，其它D锁存器的输入端都为低电平，所以，只有当前按键的D锁存器输出高电平，对应的三极管导通，该房号分机接入总线，其它分机都与总线断开。
当住户分机接入后，由于分机此时是挂机的，分机AUDIO总线上的电压大于9.2V，经过电阻R33、R36分压，E9滤波后输入到摘挂机检测电路的电压比较器U1A的正输入端（大于3.8V）；负输入端由电阻R32、R31、R35对VCC（+5V）分压得到大约3.7V的电压，U1A输出高电平，经过U2E反相后Q4截止，通话、振铃选择电路的RL1接通AUDIO总线，U4发出的振铃音经过U3放大后一路通过RL1输出到AUDIO总线推动分机扬声器振铃，提示用户有客人来访；另外一路经R26衰减到主机的扬声器发出轻微的回铃音，提示访客正在呼叫该住户，请稍候。
当住户听到振铃后，摘机通话，AUDIO总线上的电压大约为6V，摘挂机检测电路U1A输出低电平，一路通过U2F反相后输出高电平，使Q5一直导通，防止通话后再次振铃；另外一路通过U2E反相输出高电平，Q4导通，RL1接通主机扬声器，进入通话。主机的麦克风MK1拾取访客的声音，通过E6耦合Q1放大后通过E5经过Q2放大后在Q2的C、E极输出相位相反的两个信号。其中C极的一路信号经过E1、E2直接送到AUDIO总线送往被选通的分机；另外一路信号经电阻R21、R4、R2构成的消侧音电路和E极的反相信号叠加，互相抵消，防止被主机受话电路放大造成自激啸叫。住户分机来的信号经过E1、E2、R21、R4、E7、R5到达微调电阻RV1后输入功率放大器U3放大，并经过E11、E12、RL1推动扬声器LS1发出声音，调节RV1可调整主机受话音量的大小。
住户确认访客并按下开锁键为客人开锁，AUDIO总线上的电压小于4V，开锁检测电路U1B输出低电平，通过E13充电使Q8、Q9导通，12V电源给电控锁供电，电控锁开锁，大约2秒左右E13充满电，Q8、Q9截止，防止住户开锁键短路造成电控锁一直供电从而烧毁。D6是E13放电二极管，R19是为了Q8、Q9平时更好地截止，D8防止电控锁的反向电动势击穿Q8、Q9。
通话结束后，住户分机挂机，摘挂机检测电路的U1A输出高电平，一路通过U2E使Q4截止，RL1复位；另外一路通过E15、R58组成的微分电路产生一个高电平的脉冲，触发Q12导通，将E19上的存储的电放掉，U2D变成高电平，使Q3导通对主机的通话电路静音，同时在跳变的过程中经过E17、D11、R43、U2B产生一个低电平脉冲，经过Q11反相、电压变换后输出给74HC373一个高电平脉冲，触发D锁存器。由于当前没有任何按键按下，所有房号的分机都被截止断开。整个装置复位，等待下一次操作。如果通话结束后，住户分机没有挂好，那么E19上存储的电通过R56放电，当E19上的电压变成低电平时，U2D翻转输出高电平，整个装置也会复位，E19放电的时间也就是允许的最长通话时间可通过改变E19和R56的数值来调节。
当有一个以上的房号按键被按下时，按键错误检测电路的电压比较器U1C的负端输入电压将小于正端输入电压（R54、R52对VCC分压得到的1.88V），U1C输出高电平，一路通过E16充电让Q10导通，把所有当前有按键按下的D锁存器的输入端下拉为低电平；另外一路通过D19、R50使得Q12导通把E19存储的电放掉，U2D翻转输出高电平，复位整个装置。这样，就可以避免多位住户的分机在同时都被接通、振铃和通话。
图八
在图8中，电阻R1，电解电容E1，E2构成了分机振铃直流负载电路。二极管D1～D4构成分机通话电路的引向桥电路；三极管Q1、Q2和外围的电阻R3、R6、R9、R16、R17、R2，电容C2、C5，电解电容E4、E5、E6，麦克风MK1构成通话电路的送话电路；电阻R7、R15构成通话电路的消侧音电路；三极管Q3、Q4和电阻R19、R20、R10、R18、R8，电容C1，保护二极管D5构成通话电路的受话电路。
当分机被选通后，主机发来的振铃信号通过FSW1叉簧开关、振铃直流负载电路，直接加在扬声器SP1的两端，推动SP1发出振铃音，提示住户。因为E1、E2构成了无极性电容，所以不管分机的两条总线极性如何，都可正常振铃。D5起保护三极管Q3的作用。
分机摘机后，主机的音频信号通过FSW1叉簧开关，D1～D4引向桥电路，R7、E3耦合，经过Q4、Q3受话电路放大后推动扬声器SP1发出声音；而住户说话的声音经麦克风MK1拾取后通过R9，C2耦合，Q1、Q2送话电路放大后，通过引向桥电路和叉簧开关输出到总线上。因为有引向桥D1～D4，所以不管分机的两条总线极性如何，分机都可正常通话。
市面上的两线无极性非可视分机，都是把4个二极管构成的引向桥电路加在总线输入端，信号进来后先经过引向桥电路再由叉簧开关控制去振铃电路还是通话电路。这样，分机振铃信号会先被引向桥电路衰减，分机振铃音量也会被降低，有时会造成住户听不到振铃音而漏过客人。而本分机电路把引向桥加在叉簧开关后，只用在分机通话电路中，不影响振铃电路，不会衰减振铃音量，经实测可提高分机振铃音1～4分贝，并且不增加成本。
本电路设计已经获得国家实用新型专利，并授权厦门誉诚科技有限公司生产，经过一年多的实地安装使用证明，该系统从黑龙江省严冬零下30多度到海南省酷暑40多度都工作稳定可靠，必将推动技术先进的1+1线制楼宇对讲系统在神州大地的进一步普及。