基于電話(huà)網(wǎng)的視頻報警系統設計

摘要：介紹了一種基于電話(huà)網(wǎng)的視頻報警系統的設計方案，該方案將傳統的報警系統和視頻監控系統有機結合起來(lái)，不但實(shí)現了報警的基本功能，而且可以通過(guò)視頻系統傳送現場(chǎng)信息，以便迅速掌握現場(chǎng)情況，準確判斷是否有警情發(fā)生。
關(guān)鍵詞：80C196NP視頻報警系統

目前國內外的報警系統，多采用電話(huà)報警方式。報警觸發(fā)后，根據報警類(lèi)型撥打預定的電話(huà)號碼，但是由于不能及時(shí)準確的獲得報警現場(chǎng)的真實(shí)信息，容易造成虛警的發(fā)生，從而阻礙了此類(lèi)系統的推廣應用。

為了解決傳統報警系統這些缺陷而開(kāi)發(fā)的基于電話(huà)網(wǎng)的視頻報警系統，它將傳統的報警系統和視頻監控系統有機地結合起來(lái)，不但具有傳統報警系統的基本功能，而且可以通過(guò)視頻系統采集現場(chǎng)信息，并通過(guò)電話(huà)網(wǎng)傳送到監控中心，從而可以準確判斷是否有警情發(fā)生。

1 系統工作原理及性能指標

系統以公用電話(huà)網(wǎng)作為數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，報警監控點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)報警裝置采集報警信息，在進(jìn)入設防狀態(tài)后，任何探測器被觸發(fā)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊檢測到信號并經(jīng)解碼后，由單片機控制報警過(guò)程。首先由自動(dòng)撥號電路撥通接警號碼并啟動(dòng)監控系統，待接警后，系統自動(dòng)將現場(chǎng)的視頻數據傳至監控中心，以便迅速掌握現場(chǎng)情況，減少由于各種原因造成的誤觸發(fā)報警。

本系統采用多路傳感接口，集成了社區報警系統的主要功能，利用無(wú)線(xiàn)接入有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)的報警方式，實(shí)現自動(dòng)報警，采用先進(jìn)的視頻傳輸技術(shù)，實(shí)現了現場(chǎng)監控?？傮w性能指標：

（1） 存儲16組電話(huà)、手機或傳呼機號碼，報警時(shí)自動(dòng)按序循環(huán)撥叫。

（2） 有無(wú)線(xiàn)門(mén)磁、無(wú)線(xiàn)紅外探測器、有線(xiàn)入侵探測器標準接口。

（3） 具有優(yōu)先報警、電話(huà)外線(xiàn)防剪報警、遙控器觸發(fā)緊急報警、集群聯(lián)網(wǎng)報警等功能。

（4） 接口特性：普通電話(huà)網(wǎng)。

（5） 最大傳輸速率：33.6kbps。

（6） 最大影像傳輸速率：15fps。

（7） 傳輸模式：同步方式。

（8） 視頻連接時(shí)間：15-20s。

2 系統硬件設計與實(shí)現

2.1 系統硬件體系結構

系統硬件以80C196NP單片機作為控制中心，主要由主控制模塊、視頻采集壓縮發(fā)送模塊、信號檢測模塊、無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊等組成。系統結構如圖1所示。

2.2 主控制模塊

系統主控部分采用Intel公司生產(chǎn)的高性能l6位單片機80Cl96NP，此芯片有1M的尋址能力，并且工作于25MHz晶振下，具有較快的工作速度?？撮T(mén)狗電路采用美國Xicor公司的X25045，它將電壓監控、看門(mén)狗定時(shí)器和EEPROM 組合在單個(gè)芯片之內，其體積小且占用I/O口少。X25045 含512*8位的串行EEPROM ，可以直接與微控制器的I／O 口串行相接，用于存儲電話(huà)號碼及系統設置數據等，其內有一個(gè)位指令寄存器，該寄存器可以通過(guò)S1來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。如果在看門(mén)狗定時(shí)器預置的超時(shí)時(shí)間內沒(méi)有總線(xiàn)的活動(dòng)，那么X25O45將輸出復位信號。P1口作為無(wú)線(xiàn)紅外和無(wú)線(xiàn)門(mén)磁等報警信號的輸入口。

2.3視頻采集壓縮發(fā)送模塊

由于只能通過(guò)調制解調器來(lái)實(shí)現數據傳輸，圖像數據必須經(jīng)過(guò)大比例的壓縮，使用高效的圖形壓縮格式。該系統選擇JPEG格式。攝像頭輸出模擬復合視頻信號，由視頻編／解碼器SAA7111對其進(jìn)行亮色分離和A／D轉換，輸出數字視頻信號和時(shí)鐘信號、行場(chǎng)同步信號及奇偶場(chǎng)指示信號，進(jìn)入JPEG編解碼芯片ZR36060。編解碼芯片對視頻解碼器輸出的同步信號采樣并與之同步，同時(shí)接收數字視頻信號并對其進(jìn)行壓縮，再將壓縮后的JPEG格式的圖像數據寫(xiě)入SRAM，由單片機控制這些數據，經(jīng)通用異步發(fā)送接收器16C550串行化后，通過(guò)調制解調器發(fā)送到監控中心。

2.4信號檢測模塊

對于主叫，在撥打電話(huà)號碼的過(guò)程中，可能遇到的電信信號有：撥號音、忙音和回鈴音。這些信號的特點(diǎn)為：

(1) 撥號音：450Hz單頻連續。

(2) 忙音：450Hz單頻，0.35s等間隔斷續。

(3) 回鈴音：450Hz單頻，1s續4s斷。

從3個(gè)信號的特點(diǎn)可以看出，他們頻率相同，通斷時(shí)間不同。根據單片機的需要，由外線(xiàn)經(jīng)電容耦合來(lái)的調制信號需經(jīng)檢波處理。電路由NE567音頻鎖相環(huán)完成解調過(guò)程。NE567內部正交相位探測器比較輸入信號和電流控制振蕩器信號的頻率和相位，當輸入信號落在給定頻帶內時(shí)，信號被鎖定，8腳輸出低電平。內部振蕩器頻率f可通過(guò)RC設定。即f= 1／1.1RC。電話(huà)載頻為450Hz，R通常在2KΩ～20KΩ內取值，若R取20KΩ，計算出C=0.1pF。中心頻率確定后，電路通頻帶由下式求得:

Vi為輸入信號有效值，要求不大于200mV，C取0.1pF 時(shí)， ，可滿(mǎn)足電話(huà)信號載頻 的要求。

在系統中將所有信號從電話(huà)接口電路中的同一個(gè)點(diǎn)引出，經(jīng)過(guò)NE567鎖相環(huán)電路用來(lái)確定線(xiàn)路中有無(wú)450Hz的音頻信號，并輸出高低電平持續時(shí)間不同的脈沖信號，然后由單片機利用高低電平持續時(shí)間的不同來(lái)識別這些電信信號。

2.5無(wú)線(xiàn)發(fā)射接收模塊

由于一般的LC振蕩器頻率穩定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)的微調電容，溫差變化及震動(dòng)也很難保證已經(jīng)調好的頻點(diǎn)不會(huì )發(fā)生偏移，因此在這個(gè)設計中使用了發(fā)射模塊（F05）和接收模塊（J01E）,F05系列采用聲表面諧振器穩頻。SMT樹(shù)脂封裝，頻率一致性較好，免調試。F05具有較寬的工作電壓范圍及低功耗特性。當發(fā)射電壓為3V時(shí)，發(fā)射電流約2mA，發(fā)射功率較小。12V為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流為5～8mA。F05系列采用AM方式調制以將低功耗，數據信號停止，發(fā)射電流降為零。

J01E采用獨特的超再生電路結構，SMT工藝樹(shù)脂封裝，內含放大整形，輸出數據直接至解碼器，使用極為方便，是一種性?xún)r(jià)比較好的超再生模塊。J01E無(wú)信號時(shí)輸出零電平狀態(tài)（無(wú)噪聲干擾）可適合于單片機輸入端接口。J01E具有較寬的接收帶寬，具有較低的功耗，3V時(shí)只消耗0.2mA的電流，可長(cháng)期處于守機狀態(tài)。

為提高系統的可靠性和保密性，使用了PT2262、PT2272。PT2262是編碼模塊，PT2272是解碼模塊。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數據碼、同步碼組成，解碼芯片PT2272接收到信號后，要對地址碼進(jìn)行兩次核對，如果與自己的地址碼匹配，VT引腳輸出高電平，同時(shí)相應的數據腳也輸出高電平。PT2272通過(guò)D0～D3四個(gè)數據引腳連接主控制模塊的P1.4～P1.7引腳向主機傳遞數據，無(wú)報警時(shí)這四個(gè)P1引腳的輸入均為0。主機啟動(dòng)后，會(huì )始終監聽(tīng)這四個(gè)P1引腳，發(fā)現輸入不為0時(shí)說(shuō)明報警發(fā)生，并根據它們的當前值來(lái)確定報警源。

3 系統軟件設計與實(shí)現

3.1主程序部分

主程序流程如圖3所示，系統可接受來(lái)自主機或遙控的按鍵命令分別進(jìn)入撤防和設防狀態(tài)，撤防狀態(tài)下的功能操作主要是電話(huà)號碼的輸入，并可接受主機或遙控的按鍵信號進(jìn)入設防狀態(tài)。在布防狀態(tài)下，80C196NP不斷掃描P1口以判斷是否有警情發(fā)生，若有警情則啟動(dòng)報警子程序以及視頻監控子程序。

系統初始化包括中斷設置、X25045存儲區賦初值、數據采集模塊的初始化等，對主機鍵盤(pán)的響應采取查詢(xún)方式并進(jìn)行延時(shí)處理,系統將由INT1進(jìn)行中斷響應報警。

3.2 視頻數據處理子模塊

視頻數據處理流程如圖4所示，初始化主要完成接收和發(fā)送通道的初始化、內存區域的分割、定時(shí)時(shí)鐘和計數器的清零或初值設置、中斷的關(guān)閉或開(kāi)放、確定數據在傳輸時(shí)的塊格式、圖像數據的起始位置和大小等。系統完成初始化以后，啟動(dòng)圖形數據采集模塊，開(kāi)始采集一幀圖像，通過(guò)寫(xiě)地址和寫(xiě)信號將數據存儲到SRAM中。采集結束時(shí)，采集標志信號撤消，80C196NP開(kāi)始讀取SRAM中的圖像數據，數據經(jīng)SC16C550輸出串行數據，并通過(guò)Modem發(fā)送至接收端。數據發(fā)送完畢后，將啟動(dòng)下一次數據采集。

3.3 報警控制子模塊

本系統的報警掃描采用端口掃描方式，對P1口進(jìn)行不斷掃描，當出現警情時(shí)，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)后，再進(jìn)行掃描，若仍有報警信號則進(jìn)入摘掛機處理程序段。

為方便編程，在X25045中存儲的電話(huà)號碼以F0H作為一組號碼的開(kāi)始標志，FFH做作為全部號碼的結束標志。報警系統由存入號碼的標志位決定摘機、撥號和啟動(dòng)視頻監控，摘機后延時(shí)2秒開(kāi)始撥號，每位撥號0.1s，撥完后延時(shí)0.1s。撥完一組電話(huà)號碼等待2 s后開(kāi)始啟動(dòng)視頻監控子程序。報警控制子程序流程如圖5所示。

4 結語(yǔ)

通過(guò)以上軟硬件設計方案和用戶(hù)使用情況調查，此系統具有如下優(yōu)勢：

（1）系統以公用電話(huà)網(wǎng)作為傳輸媒體，符合國家公用電話(huà)網(wǎng)的信令標準，無(wú)須單獨布線(xiàn)；

（2）經(jīng)濟耐用，采用軟硬件結合的方式，便于擴展升級；

（3）由于集成電話(huà)報警與視頻傳輸，較好地解決了系統誤報的問(wèn)題；

由于本系統是在通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)結合的基礎上設計研發(fā)的，在系統運行的過(guò)程中也會(huì )受到通信網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)的影響，由于帶寬較窄，視頻傳輸受到一定限制，速度較慢，但對于掌握現場(chǎng)情況，區分報警類(lèi)型已基本能夠滿(mǎn)足要求。

參考文獻：

[1] 張恒,孟慶春．多功能智能報警儀[J]．微計算機信息． 2004年第五期：68-68,53

[2] 丁元杰,趙秀菊．單片微機原理及應用：第二版[M]．北京：機械工業(yè)出版社．1999

[3] 李堅．PT2262-PT2272芯片應用[J]．現代通訊．1997年第二期：28―29

何利民．單片機應用系統設計[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．1994