ARM及GPRS的遠程入侵監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計

1、【Word版本下載可任意編輯】 ARM及GPRS的遠程入侵監(jiān)控報警系統(tǒng)的設計 隨著電子和通信技術的不斷發(fā)展，單片機已經在數據壓縮采集、電子設備、工業(yè)控制領域、以及多種家電設備等方面得到了廣泛的應用，無線通信因其投資少、維護簡單、方便、快捷和實時性強的優(yōu)勢，充分彌補了有線通信的缺陷，尤其是現在已經覆蓋全國的GPRS網絡已經得到了非常廣泛的應用。 同時無線報警系統(tǒng)越來越受歡迎，無線監(jiān)控報警系統(tǒng)不需要人員在場，將單片機技術、通信技術、網絡技術和計算機技術結合起來，通過一定的網絡設備建立起通信關系，具有高度的可靠性，集軟硬件為一體，是對待監(jiān)測范圍內的待監(jiān)設備完成自動準確采集、傳輸的系統(tǒng)。 可見設計出一

2、種低價格適于家用的、工作性能穩(wěn)定可靠的智能型入侵監(jiān)控報警系統(tǒng)是必要的。通過此系統(tǒng)對家里出現的入室盜竊等狀況自動發(fā)送報警信息數據并及時通知用戶開展處理和解決。 1 系統(tǒng)的功能需求分析 本課題主要是為家庭、辦公室等場所設計的安裝方便、低成本的小型民用監(jiān)控報警設施。本設計的目標是通過無線通信網絡，實現入侵信號的檢測和現場入侵圖像的采集，到達遠程監(jiān)控的目的。系統(tǒng)的應用示意圖如圖1所示。監(jiān)控終端一般安裝在室內比較隱蔽的部位，人體入侵檢測模塊要對準門或窗等部位。 圖1 系統(tǒng)的應用示意圖 2 系統(tǒng)工作流程 當有入侵者闖入熱釋電紅外探測器的監(jiān)測范圍內時，紅外傳感器立即向主控制器發(fā)出報警信號，接到警情之后，主控

3、制器對信息開展確認，證實無誤后，對圖像采集器開展初始化并拍攝入侵圖像，接著把圖像數據信息通過GPRS模塊以發(fā)送彩信的形式傳給用戶手機。如果用戶想主動查看家里情況，則可以給報警系統(tǒng)發(fā)送短消息告知。GPRS模塊接到信息后，通過程序將信號傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，再重復上面的過程，這樣就完成了主動查詢的功能。使用戶了解家里的情況。系統(tǒng)的整體工作過程如圖2所示。 圖2 系統(tǒng)總體工作過程圖 3 系統(tǒng)硬件設計 整個系統(tǒng)的硬件主要由主控制器、CMOS圖像采集模組熱釋紅外傳感器及信號放大電路、GPRS模塊、繼電器電路、電源及復位電路組成。系統(tǒng)總體構造圖如圖3所示。 圖3 系統(tǒng)總體構造圖 監(jiān)控系統(tǒng)以微處理器為，通過控制和

4、協(xié)調各個模塊的正常運行來保證系統(tǒng)穩(wěn)定有序的工作。本系統(tǒng)選用功耗低、價格合理、體積小、可靠性高的基于ARM Cortex-M3內核的ST公司的STM32F103系列處理器芯片作為系統(tǒng)的主控制單元。STM32F103系列芯片使用ARM的、先進架構的Cortex-M3內核，采用指令和數據總線分開的哈佛構造，在取指的同時可以讀取或存儲數據，16位和32位的可混合Thumb-2指令集，具有很高的代碼密度，可降低存儲器的需求，3級流水線，內部集成前實時時鐘功能滿足本課題對時間截取的要求，內置了快速的中斷控制器，提供了優(yōu)越的實時性能，與ARM7TDMI相比運行速度多可快35%且代碼可節(jié)省45%. 本系統(tǒng)采用

5、熱釋電紅外傳感器LHi778來探測入侵者身體產生的紅外線輻射，并轉化成電信號輸出，從而觸發(fā)攝像頭拍攝現場照片，并將其傳遞至用戶手機終端。 選用GXT-M201串口攝像頭模塊來完成現場圖像的采集和壓縮。GXT-M201是一款能夠將視頻采集和圖像壓縮集于一身的圖像采集模塊，它是通過比較簡單的串行口指令來控制圖像的捕捉和獲取，并對采集到的圖像完成JPEG格式的壓縮，接著通過串口輸出。 選用IWOW公司的TR800GPRS模塊，TR800的接收速率和發(fā)送速率都能夠保證穩(wěn)定可靠的實現數據、傳真、語音傳輸和短消息服務。TR800超低的功耗能夠保證其在使用電池的情況下正常工作，它具有標準的AT指令集接口，與

6、ESTI GSM Phase2+標準兼容，支持文本和PDU格式的的短信傳輸，支持Group3（Class2.0）協(xié)議的傳真功能和語音功能。TR800的速度可達85.6kbps,內部嵌入了TCP/IP協(xié)議棧，WAP協(xié)議棧和MMS（彩信）協(xié)議棧。 4 系統(tǒng)軟件分析 本系統(tǒng)的程序主要就是單片機控制程序。主要作用就是配合系統(tǒng)的硬件功能，保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行起來，到達設計要滿足的要求。系統(tǒng)的監(jiān)視終端軟件構造函數如下表1所示。 表1 系統(tǒng)的軟件構造 4. 1 圖像采集模塊通信協(xié)議 攝像頭模塊的軟件主要包含兩部分，即攝像頭初始化子程序和攝像頭拍照子程序。攝像頭通信時采用的協(xié)議是UART串行協(xié)議，與微控

7、制器每次傳遞6個字節(jié)的單獨指令，指令的*為0 xAA.攝像頭模塊與單片機之間通信時，采用的通信方式是應答的方式。 4.2 用戶終端請求協(xié)議 如果用戶想主動了解家中的安全情況，可以通過手機給GPRS模塊傳送短信息命令，進入串口接收中斷入口，微控制器觸發(fā)攝像頭拍攝現場照片，然后再由GPRS模塊以彩信的形式傳送。 圖4 用戶請求拍照軟件構造 4.3 GPRS模塊軟件分析 GPRS模塊TR800與微控制器STM32F103之間通過USART2這個串口開展數據通信，通過該串口，可以用標準的AT指令控制TR800,以完成數據的無線發(fā)送。GPRS模塊TR800內嵌彩信協(xié)議棧，支持彩信的收發(fā)，通過串口用AT指令來控制模塊工作，部分指令為： 4.4 紅外感應程序 微處理器STM32F103的紅外檢測I/O口中斷發(fā)生則證明有人員闖入，這時要立刻觸發(fā)攝像頭模塊拍攝入侵者照片，隨后再將入侵者的照片數據發(fā)送出去或者是在NANDFLASH芯片中存儲。如下列圖5所示。 圖5 紅外感應I/O口中斷子程序流程圖 5 結束語 該系統(tǒng)將單片機技術、通信