無(wú)人值守車庫(kù)圖像報(bào)警器設(shè)計(jì)

錢玉峰

摘要：無(wú)人值守車庫(kù)圖像報(bào)警器以ARM核芯片為處理器，利用了嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為軟件運(yùn)行的核心載體，以紅外攝像頭做為圖像采集元件，來(lái)接收車庫(kù)報(bào)警信號(hào)，達(dá)到了車庫(kù)監(jiān)控報(bào)警的目的。

關(guān)鍵詞：車庫(kù)報(bào)警器;圖像采集;無(wú)線傳輸

中圖分類號(hào)：TP77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）10-0158-02

1 設(shè)計(jì)背景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)汽車的需求日益增加，私家車越來(lái)越多。汽車的停放和停放的安全性問(wèn)題也越來(lái)越突出。目前國(guó)內(nèi)新建的住宅小區(qū)大多都有車庫(kù)，但車庫(kù)的防盜性能卻不容樂(lè)觀。目前市場(chǎng)上的車庫(kù)報(bào)警器其中一部分是依靠報(bào)警聲音的辦法來(lái)警示，這樣不具備現(xiàn)場(chǎng)采集的功能，另外一部分產(chǎn)品采用GSM方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，成本太高，所以設(shè)計(jì)一套能夠現(xiàn)場(chǎng)采集、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、成本低廉的家用車庫(kù)防盜裝置器系統(tǒng)，將會(huì)產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 系統(tǒng)功能分析

無(wú)人值守車庫(kù)報(bào)警器系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)，監(jiān)控器平時(shí)處于監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)車庫(kù)有竊賊進(jìn)入時(shí)，監(jiān)控器一方面立即啟動(dòng)高音報(bào)警音，另一方面會(huì)同時(shí)拍照和發(fā)無(wú)線報(bào)警信號(hào)給專用搖控器，帶著專用搖控器的主人接收到此信號(hào)后就知道有竊賊進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)報(bào)警功能。

具體說(shuō)來(lái)，無(wú)人值守車庫(kù)報(bào)警器有如下功能：（1）整個(gè)報(bào)警器系統(tǒng)有兩部分組成：監(jiān)控器和用戶隨身所帶的專用遙控器。（2）按一下遙控器開(kāi)機(jī)布防鍵，監(jiān)控器就進(jìn)入防盜狀態(tài)，如果有竊賊進(jìn)入車庫(kù)，傳感器會(huì)將信號(hào)傳給監(jiān)控器的核心單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線技術(shù)傳輸?shù)接脩綦S身所帶的專用遙控器，遙控器振動(dòng)并發(fā)音提示用戶，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。（3）單片機(jī)收到傳感器信號(hào)后啟動(dòng)紅外數(shù)字?jǐn)z像頭，系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的圖像采集，并實(shí)時(shí)保存到CF卡或SD卡中，長(zhǎng)期保存證據(jù)，方便查詢。（4）拍攝的同時(shí)監(jiān)控器會(huì)發(fā)出120DB的報(bào)警聲，以嚇跑小偷或招來(lái)保安。（5）采用紅外拍攝技術(shù)，無(wú)需閃光燈，即使在黑暗的夜晚也能拍出清晰的照片，適應(yīng)現(xiàn)代安防的需要。（6）系統(tǒng)實(shí)時(shí)圖像采集，無(wú)線報(bào)警，采用存儲(chǔ)卡而非大容量存儲(chǔ)介質(zhì)，所以成本更低，是各種車輛、家庭、商場(chǎng)、辦公室、庭院和沿街店面等場(chǎng)所的理想防盜設(shè)施，也是現(xiàn)代家庭、商店、企事業(yè)單位、出差入住旅館的必備防盜產(chǎn)品。

DRF系列ZigBee模塊是基于TI公司CC2530F256芯片，運(yùn)行ZigBee2007/PRO協(xié)議的ZigBee模塊，它具有ZigBee協(xié)議的全部特點(diǎn)，這有區(qū)別于其它種類的ZigBee模塊。自動(dòng)組網(wǎng)，上電即用是DRF系列ZigBee模塊的主要特點(diǎn)，上電即用的ZigBee模塊，用戶不需要了解復(fù)雜的ZigBee協(xié)議，所有的ZigBee協(xié)議的處理部分，在ZigBee模塊內(nèi)部自動(dòng)完成，用戶只需要通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)即可，是目前市場(chǎng)上應(yīng)用ZigBee最簡(jiǎn)單的方式。在開(kāi)闊地帶的傳距離可達(dá)1000米。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無(wú)人值守車庫(kù)報(bào)警器系統(tǒng)有兩部分組成：監(jiān)控器和用戶隨身所帶的專用遙控器。監(jiān)控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，硬件組成共有7部分組成，分別是ARM微處理器、人體感應(yīng)模塊，SD卡接口、攝像頭模塊、無(wú)線通信模塊、報(bào)警音模塊和電源電路模塊。監(jiān)控器平時(shí)處于監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)車庫(kù)有竊賊進(jìn)入時(shí)，人體感應(yīng)模塊把感應(yīng)號(hào)傳給處理器，處理器一方面立即啟動(dòng)高音報(bào)警器，另一方面會(huì)同時(shí)拍照和發(fā)無(wú)線報(bào)警信號(hào)給專用搖控器，帶著專用搖控器的主人接收到此信號(hào)后就知道有竊賊進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)報(bào)警功能。

3.1 電源電路設(shè)計(jì)

電源電路采用LM2576開(kāi)關(guān)電源模塊做主電源，LM2576-5是內(nèi)置2KHz振蕩頻率的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊，外圍電路簡(jiǎn)單，輸出紋波電壓低，工作可靠，另外，其內(nèi)部還包含過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等保護(hù)裝置，輸入電壓低至6V即可穩(wěn)定輸出的5V/3A驅(qū)動(dòng)輸出，特別適合做含MCU控制器的電源。

3.2 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路的主要器件是發(fā)聲器件，本課題采用壓電陶瓷片而不用揚(yáng)聲器，一方面壓電陶瓷片的聲音響亮，另一方面價(jià)格低廉。壓電陶瓷片主要用于壓電揚(yáng)聲器、傳聲器、超聲延遲線、測(cè)量振動(dòng)和測(cè)量壓力的傳感器、電話中的送受話器等方面作機(jī)械能（聲能）轉(zhuǎn)換成電能，或在低功率下由電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的換能元件;也可應(yīng)用于超聲波清洗焊接、探傷、超聲診斷、超聲醫(yī)療、水聲發(fā)射、引燃、引爆等作高壓強(qiáng)功率時(shí)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的換能元件。

3.3 串口攝像頭模塊設(shè)計(jì)

SSX-MT串口攝像頭具有兩種功能，一是具有視頻采集功能，二是具有圖像壓縮功能，它內(nèi)部含有拍圖控制、視頻捕捉、圖像數(shù)據(jù)采集、JPEG圖像壓縮、串口通訊等功能模塊，由于具有串口通信功能，所以它很適合嵌入到微處理器的接口應(yīng)用當(dāng)中，具有應(yīng)用靈活接口操作方便和優(yōu)點(diǎn)。如果選用紅外識(shí)別功能，則能夠?qū)崿F(xiàn)照度自動(dòng)補(bǔ)充，即使在完全黑暗的條件下也能照出清晰的圖片。JEPG壓縮功能則可以直接輸出數(shù)字圖象，30W像素實(shí)現(xiàn)邏輯控制的數(shù)字圖像采集處理系統(tǒng)可以很輕松的進(jìn)行圖像還原。采集的圖像具有 640*480，320*240，160*128多種分辨率，將圖像通過(guò)TTL/R232/485串口等形式輸出，適合各種需要監(jiān)控的應(yīng)用場(chǎng)合，如可視門鈴，報(bào)警器，智能小區(qū)以及各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用平臺(tái)。

3.4 無(wú)線通信模塊電路設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線通信模塊支持RS-232通信，在電路設(shè)計(jì)時(shí)只需加一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片即可完成簡(jiǎn)單通信任務(wù)，電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232，TTL電平端直接接到S3c2440的串口1上，無(wú)線模塊接到RS-232電平端。ARM處理器只需要把對(duì)應(yīng)的TXD和RXD接到對(duì)應(yīng)的引腳上即可。

4 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

監(jiān)控器的主要功能是如果有竊賊進(jìn)入車庫(kù)，傳感器會(huì)將信號(hào)傳給監(jiān)控器的核心單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)無(wú)線技術(shù)傳輸?shù)接脩綦S身所帶的專用遙控器，單片機(jī)收到傳感器信號(hào)后啟動(dòng)紅外數(shù)字?jǐn)z像頭，系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的圖像采集，并實(shí)時(shí)保存到SD卡中，拍攝的同時(shí)監(jiān)控器會(huì)發(fā)出120DB的報(bào)警聲。遙控器的主要功能是在待機(jī)狀態(tài)下，如果按下按鍵一，通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送連接信號(hào)給監(jiān)控器，監(jiān)控器即發(fā)出120DB的報(bào)警聲。如果接收到監(jiān)控器的報(bào)警信號(hào)后，開(kāi)始振動(dòng)，信號(hào)指示燈交替閃爍，同時(shí)蜂鳴器有節(jié)奏的響，這時(shí)如果按下按鍵二可以解除各種報(bào)警動(dòng)作。

5 結(jié)語(yǔ)

嵌入式技術(shù)及單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的成熟，雖然無(wú)人值守車庫(kù)報(bào)警器已基本上設(shè)計(jì)完成，但仍將有很多工作要做，如對(duì)遙控器如何實(shí)現(xiàn)更低功耗，如何再提高傳輸距離及降低系統(tǒng)成本，如何優(yōu)化算法等，以后打算在這幾方面逐步完善。

參考文獻(xiàn)

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