電子技術在監控系統中的應用

陳海

摘 要:隨著科學技術的發展,電子技術的應用也越來越廣泛,成為監控系統中的重要組成部分。本文通過主要介紹了電子技術在監控系統中的應用以及硬件部分的設計。

關鍵詞:電子技術監控系統應用

中圖分類號:TM76 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0010-01

1監控系統的組成

監控系統是當前安全防范中的重要組成部分,通過預先安放在現場的攝像機或者其輔助設備來完成現場情況的監視。目前該系統被廣泛應用在工業、商業以及道路、超市等公共場所和特殊的辦公地點。

目前經常講監控系統分成前端部分、傳輸部分、控制部分和顯示部分。前端部分是視頻采集的重要組成部分,負責將采集到的信號傳送給控制中心;傳輸部分是用來傳遞信號的,目前多采用視頻基帶的傳輸方式,也可以采用光纖傳輸或無線傳輸;控制部分負責信號的放大與分配,并且負責監控設備前端部分的控制等等;顯示部分則是由監視器組成,用來顯示前端部分采集來的信號。

2電子技術的定義

電子技術是通過運動電子器件來設計電路,以實現某種特定的功能或者解決一些實際問題,它包括信息電子技術和電力電子技術兩大類。信息電子技術又可以分為模擬電子技術和數字電子技術兩類,所以說電子技術就是對電子信號的發生、放大、濾波以及轉換等的處理技術。

3電子技術在監控系統中的應用

3.1 現場總線技術在監控系統中的應用

現場總線技術是電子技術、儀表技術以及計算機計算等多項技術融合的成果,能夠實現現場儀表與控制設備間的全數字化和雙向多變量數字通信,為整個監控系統的全數字化奠定了基礎[1]。

3.2 無線傳感器技術在監控系統中的應用

隨著無線傳感技術的發展,無線傳輸的速率也在不斷提高。在無線傳輸方式中比較有代表性的是ZigBee技術,它的傳輸速率為10～250kb/s,用于溫度和濕度等數據的傳輸,其工作狀態下的功耗為30mW,所以其成本較低,并且能夠在10m～75m范圍間進行信息的傳遞[2]。

ZigBee技術是未來無線通信技術的主流,而且支持ZigBee的設備的價格也會越來越低[3]。其應用范圍包括對危險化學品成分的檢測以及火警的早期檢測和預報等等。在醫學領域可以準確的監測病人的血壓、心跳以及體溫等,減少醫生的勞動工作量。另外該技術還可以用于家庭安全系統的構建,避免了紅外裝置受角度影響的限制。

3.3 PLC技術在監控系統中的應用

PLC分為固定式和組合式兩種不同的類型,但是其基本結構式相同的,一般是由CPU、存儲器和I/O輸出設備等組成。采用PLC技術的監控系統可以用于隧道交通信號燈的控制,以及檢測電流模擬信號。一般風機控制柜上的軟啟動器也是采用PLC進行控制的,通過配置開關量來控制風機的啟動、停止和轉反轉。

4監控系統硬件的設計

監控系統中需要采集的數據量非常大,要求設計的系統具有較高的數據處理能力,所以我們選用DSP處理器。為了簡化監控系統對的額結構,提高其運行可靠性,設計中決定采用集成的視頻處理芯片,該類型的芯片將信號的預處理、濾波以及A/D轉換和時鐘發生器都功能集中在一起,在將模擬信號轉換為數字信號的過程中避免了系統對分立元件的要求,也節省了設計成本。另外,采用集成視頻處理信號只需要在新器件中加載新的寄存器初值就可以方便的改變原有電路的特性[4],避免了元件更換和調節過程中的不便,也減少了系統開發的時間。這次設計我們采用的是飛利浦公司生產的SAA7113視頻處理芯片。

4.1 系統主控芯片的設計

這次設計中系統采用了DSP處理器,它采用改進的哈佛機構,能夠同時訪問指令和數據;并且具有獨立的DMA控制器,能夠在不影響DSP處理速度的情況下完成數據的高速傳輸。

目前,國內應用較多的是T1公司生產的TMS320C54x系列,其價格低,功耗小。這次設計中我們也采用該系列的產品其型號為TMS320VC5402。它具有40個邏輯運算單位,內含兩個累加器和一個40位的桶形移位器[5]。C5402內部還有ROM單元,可以用來存儲程序或者數據,另外還有一個緩沖串行口和8位的HPI接口,兩個16位定時器、一個六通道DMA控制器和一個PLL時鐘發生器[6]。

4.2 電源設計

監控系統中TMS320VC5402芯片要求輸入輸出的電壓為3.2V,但是內核電壓只有1.5V,所以系統設計中其他芯片的接口電壓要能夠兼容3.3V,電源的設計要特別考慮功率的影響。本次設計中電源采用雙電壓供電,這時只需要考慮上電順序的問題。

主控芯片對上電順序的要求是電源的核電壓應比I/O口先供電,斷開時要晚于I/O口,且要Vd先上電,上電時要保證整個系統的上電過程必須在25ms內完成。這時因為Vc先于Vd上電時對芯片本身沒有損害,只是芯片周邊的輸入和輸出變為無效,反之會對芯片的驅動和緩沖造成沖擊,從而損壞芯片。所以在這次設計中我們選擇的是T1公司生產的TPS767D318,該電源的輸出為3.3V和1.8V的雙路輸出,保證了系統對功率和上電次序的要求。

4.3 復位電路設計

DSP系統運行時時鐘頻率較高,在運行過程中經常發生干擾和被干擾的現象,嚴重時還會造成死機[7]。所以在這次設計過程中我們還加入了復位電路,以確保系統運行的穩定性。其原理是給監視線提供一個高低電平發生變化的信號,在規定時間內如果沒有出現信號的變化,復位電路就會對系統進行復位操作,反之,則繼續運行。這次設計中我們采用的是MAXIM公司的MAX706T監控電路,能夠滿足3V電源系統和5V電源系統的供電需要。

5結語

監控器在日常工作和生活中具有非常重要的作用,在這次論文的寫作過程中我們介紹了電子技術在監控系統中的應用情況。并且對監控系統的硬件進行了設計,分別采用了T1公司生產的TMS320VC5402芯片和TPS767D318以及MAXIM公司生產的MAX706T復位電路,確保了監控系統的準確運行。

參考文獻

[1] 李云飛,吳瑾.現場總線技術在電廠水汽品質監控系統中的應用[J].微計算機應用,2001.

[2] 呂治安.ZigBee網絡原理與應用開發[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007:5-20.

[3] ZigBee allianee.ZigBee Speeifieation[EB/OL].http://www.Zigbee.org,2005.

[4] 鄭先鋒,孫修東.遠程視頻監控系統視頻采集方法[J].河南機電高等?？茖W校學報,2003(11).

[5] 蔡維娜.基于DSP的視頻監控系統的研究與設計[D].武漢理工大學,2005,5.

[6] 戴明幀,周建江.TMS320C54xDSP結構、原理及應用[M].北航出版社,2001,11.

[7] 薛金柱,張培強,沈蘭蓀.基于DSP的低速率視頻傳輸系統的設計[J].測控技術,2002(5).