一種武警報警系統的研究與設計

湖南鐵道職業技術學院 陳新喜

本文提出一種武警報警信息系統終端，可實現報警和聯動響應，支持以太網和WIFI兩種通信模式，可實現移動哨位報警和固定哨位報警，語音和顯示報警信息用戶可自行定制。采用STM32處理器模塊、擴展了MP3、LCD觸摸屏、SD卡、LED、按鍵、繼電器等子模塊，主要負責檢測按鍵輸入、生成/解析通信協議、讀取存儲文件數據、實現立體化報警、外部設備控制等工作，C8051F340處理器擴展了以太網通信子模塊和WIFI通信子模塊，主要負責報警數據的接收和發送，并通過UART接口與STM32處理器傳輸通信數據。經檢測，該信息系統簡單。

隨著時代的發展和信息技術的進步，武警執勤全部依靠人工哨所式執勤已經不再適應，武警執勤范圍廣、情況復雜，完全靠人工哨所式開展工作，效率低下，而且信息不能進行有效分析，基于此，本文擬開發一款武警報警信息系統，該系統不僅可以大幅減輕武警的工作負擔，提高執勤的效率，而且大大提升了全面應對突發事件的能力，避免不必要的損失，因此，武警部隊對于可靠的報警信息系統一直有較高的需求。當前，市面上的報警終端大多為固定置式裝置，存在體積大、成本高、無法應用于移動哨位等問題，而市場上的一些無線便攜式終端又存在功能簡單、報警形式單一等問題。因此，設計一款便攜優良的武警報警信息系統迫在眉睫。

1 整體設計

該系統的整體設計框圖如圖1所示。

圖1 系統結構設計示意圖

STM32是整個系統的控制核心，其中通信主要依靠以太網和WIFI進行通訊，因此在設計時需要設計以太網和WIFI模塊，報警主要通過語音和聲光報警，另外還設置有觸摸屏報警模塊和信息存儲模塊，以便進行數據的分析等。按鍵模塊作為輸入設備，繼電器模塊作為終端控制強弱轉換器。

2 主要硬件設計

2.1 電源模塊設計

該終端的電源模塊電路如圖2所示。

圖2 電源模塊電路

該系統主要采用+12V供電，可以采用穩壓電源或者開關電源實現即可，然后采用LM2575集成穩壓電路，可以輸出+5V的直流電壓，最后通過三端穩壓器件，從+5V轉換到+3.3V的系統，整個系統中的電源可由此一個實現。電流值可以達到1A。

2.2 語音報警模塊電路設計

語音報警模塊是該終端設備的重要組成部分，其具體的設計原理圖如圖3所示。語音解碼模塊采用VS1003。采集到的信號通過SPI與STM32核心處理器進行通訊。

圖3 語音解碼模塊原理圖

2.3 C8051F340處理器電路設計

本終端以太網模塊采用8位總線控制的以太網驅動芯片CP2200。具體的設計原理圖如圖4所示。圖中HARD_A[0..7]連接8位撥碼開關，表示終端地址的后8位，可實現硬件改變終端地址。

圖4 以太網控制電路設計原理圖

3 軟件設計

圖5為軟件結構圖，列出了軟件主要組成部分。根據硬件設計的模塊情況，分模塊進行軟件設計。其設計的主要部分包含輸入模塊、輸出模塊、存儲模塊、數據處理模塊和通訊模塊。數據存儲一般采用SD卡實現，通訊模塊則采用以太網收發和WIFI的模式。輸出模塊由繼電器控制和報警輸出。

圖5 軟件結構圖

3.1 主程序設計流程

STM32處理器主程序流程圖如圖6所示。

圖6 STM32處理器程序主流程圖

程序第一步進入初始化，立即檢測按鍵和觸摸按鍵，不斷檢測包間按鍵輸入是否觸發，如果是則判斷按鍵確認，輸入事件。然后重新設置對應繼電器狀態，生成相應的報警文件并保存在SD卡中，然后在判斷該情況是否需要上報以太網，如有需要，則根據通訊協議，生成相關的數據包發送給單片機進行處理。如果報警按鍵輸入沒有觸發，則判斷串口是否接收了中斷觸發，在判斷過程中，還應該判斷該觸發的信號與否來自報警地址段，用SD卡記錄報警信息。

3.2 以太網程序流程

圖7為以太網程序流程圖。

圖7 以太網程序流程圖

程序開始執行后，先關閉看門狗，然后對單片機和CP2200進行初始化，設置好終端地址后，判斷初始化協議是否成功，一旦成功則連接判斷網絡連接和是否有以太網的數據包，如果連接正常并且接受到了UPD數據包，則將數據包發送給STM32核心處理模塊進行處理。如果沒有接受到以太網的數據包，則接受來自STM32的數據包，并將其通過以太網發送到其他終端設備。

4 總結與結論

圖8為LCD報警界面圖，圖9為終端的調試圖。

圖8 報警界面圖

圖9 終端調試圖

本終端經過反復測試表明，本報警終端各模塊可協調工作，實現了聯動報警、命令、查詢等功能。不過本終端未能完全實現便攜性，在以后工作中將裁剪部分中能，將終端做成完全便攜的設備。另外，本終端所有實驗都是在實驗室內完成，為經過惡劣環境的測試，應考慮增加更多保護電路。同時可考慮增加GPS和視頻傳輸功能，使終端更加強大，不過工作量也會更加強大。