基于GPRS和單片機(jī)的彩信報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的電子防盜報(bào)警系統(tǒng)方案往往是在用戶(hù)端通過(guò)電子設(shè)備檢測(cè)到盜竊等報(bào)警信息, 然后通過(guò)通訊器經(jīng)電話線將信號(hào)自動(dòng)傳到報(bào)警中心來(lái)完成報(bào)警過(guò)程。這種報(bào)警中心往往存在很多局限。例如:報(bào)警中心地點(diǎn)和人員需固定,報(bào)警通信速度慢,反向查詢(xún)、控制等操作困難而專(zhuān)業(yè),電話線斷線問(wèn)題難以解決,通信費(fèi)用、尤其是遠(yuǎn)程通信費(fèi)用較高,不利于組建遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò),通信帶寬太小,加載信息量少,音視頻信號(hào)的技術(shù)手段應(yīng)用困難, 很難應(yīng)用于家庭安防市場(chǎng)等等。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/171840.htm而彩信業(yè)務(wù)自中國(guó)移動(dòng)從2002 年9 月正式推出以來(lái),隨著彩信網(wǎng)絡(luò)工程的建立和不斷地優(yōu)化,彩信逐漸進(jìn)入了高速發(fā)展和穩(wěn)定應(yīng)用階段。所以人們?cè)絹?lái)越關(guān)注于依托中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、基于彩信業(yè)務(wù)來(lái)發(fā)展現(xiàn)代的電子防盜報(bào)警系統(tǒng), 從而能在此系統(tǒng)上發(fā)揮其隨時(shí)隨地監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)涵蓋范圍大、查詢(xún)控制等操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低、報(bào)警通信速度快、音視頻應(yīng)用簡(jiǎn)易等眾多優(yōu)勢(shì),使其能廣泛應(yīng)用于家庭、辦公、工廠、商鋪等等各種場(chǎng)所。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)總線設(shè)計(jì)
本彩信報(bào)警系統(tǒng)以普通AT89C52 單片機(jī)和帶有彩信功能的無(wú)線模塊GPRS,前端設(shè)備可以根據(jù)控制攝像頭采集圖片,發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)上,同時(shí)用戶(hù)可以通過(guò)短信命令隨時(shí)查看系統(tǒng)狀態(tài), 或者控制前端攝像頭采集圖像,監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況。采用此方案設(shè)計(jì)的產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單,為了降低成本,在最小硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)的功能盡可能用軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn),以達(dá)到降低成本,滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
設(shè)計(jì)的硬件電路主要由三部分組成: 圖像捕獲和圖像壓縮編碼部分通過(guò)串口攝像頭實(shí)現(xiàn); 主控制器處理圖像數(shù)據(jù)和任務(wù)控制用AT89C52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn);帶彩信協(xié)議GPRS 模塊無(wú)線部分。在設(shè)計(jì)中使用電路圖,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,首先設(shè)計(jì)了硬件的結(jié)構(gòu)框圖,如圖1 所示:
圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
采用單片機(jī)AT89C52 為核心組成彩信報(bào)警系統(tǒng),AT89C52 具有快速8051 內(nèi)核、8kBFlashE2PROM、256BIDATARAM,符合該硬件要求;彩信報(bào)警功能,采用GPRSModule 的MC55 芯片,帶彩信協(xié)議棧MMS 功能;利用串口攝像頭實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)捕獲和圖像壓縮存儲(chǔ)功能。
1.2 單片機(jī)接口設(shè)計(jì)
AT89C52 單片機(jī)接口中, 作為只要一組串口,GM8123 可以將一個(gè)全雙工的標(biāo)準(zhǔn)串口擴(kuò)展成3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串口,并能通過(guò)外部引腳控制串口擴(kuò)展模式。該芯片母串口和子串口的工作波特率可由軟件調(diào)節(jié),而不需要修改外部電路和晶振頻率, 它的外部控制少,應(yīng)用靈活,編程使用簡(jiǎn)單,適用于大多數(shù)有串口擴(kuò)展需求的系統(tǒng)。所以利用GM8123 為AT89C52擴(kuò)展出3 組串口, 可以與串口攝像頭和GPRS 模塊進(jìn)行連接通信。如圖2 所示。
圖2 單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)
1.3 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件設(shè)計(jì)
由于現(xiàn)場(chǎng)圖片需要以彩信的形式發(fā)送, 所以選用了帶有彩信功能的無(wú)線模塊, 這里選用的GPRS模塊是西門(mén)子的MC55[5].GPRS 模塊和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信主要是通過(guò)端口TXD0 與TXD1 之間,RXD0 與RXD1 之間的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)完成。其中GPRS模塊上的TXD0 口是用于接收從單片機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù), 而單片機(jī)上的擴(kuò)展TXD2 端口是用于向GPRS模塊傳送數(shù)據(jù)的。GPRS 模塊上的RXD0 口是用于向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù), 單片機(jī)的擴(kuò)展RXD2 口則是用于接收從GPRS 模塊傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)。
GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖3 所示。
圖3 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸模塊電路設(shè)計(jì)
1.4 串口攝像頭
ZSV-01P 串口攝像頭是一款具有視頻采集和圖像壓縮功能的攝像頭,具有130 萬(wàn)像素CMOS 攝像頭,最大分辨率可達(dá)到1 280×960,是一個(gè)內(nèi)含有拍攝控制、視頻捕捉、圖像數(shù)據(jù)采集、圖像JPEG 壓縮、串口通訊等功能的齊全的工業(yè)用圖像采集設(shè)備,最大串口通訊速率可達(dá)115.2kbs[6]。本設(shè)計(jì)采用的帶有串口的攝像頭, 主機(jī)通過(guò)串口以約定的協(xié)議對(duì)攝像頭進(jìn)行控制。主機(jī)與相機(jī)是一種主從關(guān)系,相機(jī)的操作命令由主機(jī)發(fā)出,主機(jī)可以控制相機(jī)的輸出格式、分辨率,相機(jī)向主機(jī)發(fā)送響應(yīng)消息。具體參數(shù):
?。?)接口:主機(jī)與相機(jī)之間為RS-232 標(biāo)準(zhǔn)接口,波特率為57 600,8 位數(shù)據(jù)位,無(wú)校驗(yàn),1 位停止位。
(2)圖像格式:相機(jī)輸出的圖像格式為JPEG.
?。?) 圖像分辨率可以是:640×480、320×240、160×120、352×288、176×144.圖像分辨率越高,則圖像數(shù)據(jù)量越大。圖4 表示分包傳輸時(shí)一幅完整圖片采集流程。
圖4 串口攝像頭采集流程
2 軟件設(shè)計(jì)
2.1 模塊軟件設(shè)計(jì)
軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的C 語(yǔ)言構(gòu)造,由Keil C51 編譯器編譯。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括兩部分:一是單片機(jī)對(duì)各個(gè)功能芯片的控制字的寫(xiě)入和單片機(jī)串口擴(kuò)展程序;二是GPRS 數(shù)據(jù)接收發(fā)程序設(shè)計(jì)。
2.1.1 單片機(jī)與GPRS 無(wú)線模塊
程序這個(gè)程序主要是完成GPRS 模塊與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸,單片機(jī)有51 系列的,設(shè)定的單片機(jī)串行口工作方式為模式1,8 位UART, 數(shù)據(jù)傳輸率為可變;定時(shí)器1 的工作方式為模式2,數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置為9 600 b/s,晶振為11.059 2 MHz.我們傳輸?shù)闹饕茿T 指令, 包括所撥的號(hào)碼,DNS 服務(wù)的IP 地址,GPRS 服務(wù)提供商的密碼, 接入GPRS 服務(wù)的APN.當(dāng)然還需要建立一個(gè)TCP 通訊,此服務(wù)的客戶(hù)內(nèi)容包括IP、地址以及遠(yuǎn)方主機(jī)的TCP 端口號(hào)等所傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
該程序的主程序是對(duì)AT 指令進(jìn)行發(fā)送和接收,在完成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)是分別調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送子程序和數(shù)據(jù)接收子程序,而這里共包括3 個(gè)子程序:數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收子程序以及延時(shí)子程序。
2.1.2 單片機(jī)攝像頭的控制過(guò)程。
主機(jī)獲取攝像頭圖像時(shí)操作:(1) 打開(kāi)串口;(2)開(kāi)始采集圖像,設(shè)置圖像分辨率;(3) 獲取圖像數(shù)據(jù);(4) 結(jié)束采集圖像;(5) 關(guān)閉串口。步驟(3) 獲取圖像可以循環(huán)執(zhí)行。如果重新設(shè)置圖像分辨率應(yīng)重新執(zhí)行步驟(2)。
2.1.3 單片機(jī)串口擴(kuò)展程序設(shè)計(jì)
與之相關(guān)聯(lián)的各端口狀態(tài)和含義為:
?。?)sbit MS=P3^6; //GM8123 工作模式控制
?。?)sbit RESET=P3^7; //GM8123 復(fù)位引腳控制
?。?)unsigned char SendBuff[5]={ 0x67,0xbc,0xc9};// 需要三個(gè)子串口
主程序中定義:
TMOD = 0x20; // 指定定時(shí)器1 工作在方式2
IE = 0x90; // 開(kāi)串行口中斷
SCON=0xc0; // 串行口工作在方式3
TH1 = 0xf8; // 裝入定時(shí)器1 初值,設(shè)置主機(jī)工作波特率為7 200bs
P1=0x00; // 置GM8123 命令字地址
SBUF=Contr_data; // 設(shè)置GM8123 子串口波特率為19 200bs,母串口波特率為11 5200bs
因此,整個(gè)控制過(guò)程是:定義和初始化各個(gè)元器件的控制字和端口,然后單片機(jī)發(fā)送命令通過(guò)串口來(lái)檢查和控制各個(gè)Sensor 和串口攝像頭及MCC55 的工作。
2.2 程序流程
系統(tǒng)上電后首先初始化單片機(jī), 設(shè)置串行口的波特率和定時(shí)器;然后初始化GM8123、各種Sensor傳感器;接著執(zhí)行MC55 上電,然后初始化MC55.
系統(tǒng)程序流程如圖5所示。
圖5 系統(tǒng)程序流程圖
3 結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)選擇中深微電子公司的串口攝像頭實(shí)現(xiàn)了圖像捕獲和圖像壓縮編碼于一體, 簡(jiǎn)化了電路的復(fù)雜性, 帶彩信協(xié)議GPRS 模塊無(wú)線部分選用SIEMENS 公司的MC55,該模塊性能穩(wěn)定、可靠、操作方便。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)行效果良好,用戶(hù)可以隨時(shí)隨地用手機(jī)遠(yuǎn)程遙控, 拍攝現(xiàn)場(chǎng)的照片并發(fā)送到指定手機(jī)或者電子郵箱里。可以外接多種無(wú)線傳感器報(bào)警,例如煙感、無(wú)線門(mén)磁、紅外人體感應(yīng)器、煤氣傳感器等,實(shí)現(xiàn)多種觸發(fā)方式的報(bào)警,并具有圖像移動(dòng)偵測(cè)功能, 能對(duì)移動(dòng)的物體自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警,具有一定的實(shí)用價(jià)值。
評(píng)論