基于Internet的智能視頻遠程監控系統電路模塊設計

　　遠程監控系統現狀

　　在人類(lèi)社會(huì )即將進(jìn)入信息化社會(huì )的今天，計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展極大地改變著(zhù)人們的生活方式，而人們生活方式的改變又反過(guò)來(lái)對計算機網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)能力提出更高的要求。從傳輸介質(zhì)來(lái)看，遠程監控系統已經(jīng)走過(guò)了原始的模擬數據量傳輸，進(jìn)入了全數字傳輸的時(shí)代。隨著(zhù)基于不同傳輸媒介及其多種方案的出現和發(fā)展。從視頻采集方式來(lái)看，目前最主流的視頻采集芯片就是DSP了，由于DSP芯片的眾多優(yōu)點(diǎn)，使其在視頻采集和處理領(lǐng)域里得到了廣泛的應用，國內著(zhù)名的視頻監控設備供應商?？低暫痛笕A所使用的主要芯片就是DSP。從視頻編碼方式來(lái)看，圖像壓縮編碼方法繁多，發(fā)展也相當迅速，經(jīng)典編碼方法如Huffman編碼、算術(shù)編碼、預測編碼、變換域編碼等。歸納起來(lái)主要有 H.261、H.263、H.264，JPEG標準以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4標準等。在視頻編碼中使用H.261編碼方式是最普遍之一。

　　主控電路模塊設計

　　在A(yíng)RM9和ARM11后的就是當下最熱門(mén)的ARM-Cortex內核，該內核是ARM公司最新的內核，增加了眾多的中斷控制器，內核效率更高，單位執行代碼效率也更高，Cortex系列分為三個(gè)子系列有A系列，R系列，M系列。A系列主要面向應用類(lèi)的，更加高端，主頻也更快等優(yōu)點(diǎn)；R系列主要面向于實(shí)時(shí)控制，主要有響應特別快等優(yōu)點(diǎn)；而M系列主要面向微控制器，特點(diǎn)是低功耗，低成本，適合低端控制場(chǎng)合。

　　主控電路采用TI公司的Stellaris系列的LM3S8962，由于我們考慮了是自己制板，因此我們的MCU做成了最小系統板，主控芯片的電路如下。

　　圖4-1 主控芯片

　　攝像頭電路設計

　　本課題所采用的攝像頭是數字接口的，因此接線(xiàn)很簡(jiǎn)單，八根數據線(xiàn)與攝像頭的灰度圖像輸出信號，MCU直接通過(guò)GPIO口來(lái)讀取數據。行中斷和場(chǎng)中斷的信號線(xiàn)需要加電容和電阻濾波，否則可能引起中斷不穩定。

　　圖4-2 攝像頭接口電路

　　熱敏電阻傳感器電路設計

　　熱敏電阻一般分為正溫和負溫兩種，根據其靈敏度不同，采用合適的熱敏電阻在合適的場(chǎng)合使用，如果需要精度很高的話(huà)可以采用PT-100鉑電阻，需要電橋電路配合信號處理，并且需要非線(xiàn)性校正，而我們的方案是的同工電阻分壓通過(guò)AD來(lái)采集數據，進(jìn)行簡(jiǎn)易的處理之后就可以通過(guò)上位機顯示。

　　圖4-4 溫度傳感器電路

　　時(shí)鐘電路設計

　　時(shí)鐘電路采用外部的DS1302電路，由于A(yíng)RM內部也集成了RTC，因此本系統中可以使用兩套時(shí)鐘，該時(shí)鐘有外部鈕扣電池供電，不會(huì )因為系統掉電而停止運行，時(shí)鐘芯片與主芯片通過(guò)串行通信進(jìn)行配置和傳輸數據，使用很方便。

　　圖4-5 時(shí)鐘模塊

　　存儲器電路設計

　　Flash存儲器是目前使用很廣泛的存儲元件，這種存儲器可以將大數據量存儲在內部而掉電不丟失數據，本系統采用的是一顆2MByte的Flash存儲器，這塊Flash使用的時(shí)候非常的簡(jiǎn)單，通過(guò)SPI接口，只需要配置初始化后，就可以按頁(yè)對其進(jìn)行操作，每一頁(yè)都有512Byte的容量，這個(gè)存儲器主要是用來(lái)存儲一些關(guān)鍵參數的，暫時(shí)不提供視頻圖像數據的存儲，因為視頻圖像太大，直接通過(guò)以太網(wǎng)傳到電腦上進(jìn)行存儲。

　　電源電路設計

　　電源模塊是一個(gè)系統的關(guān)鍵，因為只有一個(gè)好的穩定的電源才能保證系統的穩定，因此我們這里采用了多級濾波，并且采用了優(yōu)質(zhì)的LM7805和LM1117穩壓芯片進(jìn)行穩壓，給系統提供穩定的5V和3.3V電源。

　　圖4-7 電源模塊

　　以太網(wǎng)接口電路設計

　　以太網(wǎng)接口RJ45，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的器件，因為從MCU出來(lái)的差分信號很容易受干擾，一定需要一個(gè)隔離變壓器來(lái)實(shí)現隔離，而且在實(shí)際調試過(guò)程中，發(fā)現隔離變壓器到MCU的引腳不能超過(guò)5cm，否則會(huì )導致信號不穩定，表現的狀態(tài)就是和電腦的聯(lián)網(wǎng)不穩定，最后的解決方法就是PCB中注意布線(xiàn)就可以了。

　　圖4-8 以太網(wǎng)接口

　　基于對嵌入式視頻監控系統的背景研究，本設計提出了一個(gè)簡(jiǎn)易可行的方案，以熱釋電紅外傳感器來(lái)檢測是否有人靠近，如果沒(méi)有人靠近處于休眠狀態(tài)可以節電；當有人靠近設定區域的時(shí)候，傳感器輸出信號，ARM處理器接收到信號立刻做出響應，觸發(fā)內部的電路和程序，馬上開(kāi)啟監控攝像頭進(jìn)行監控，然后數據經(jīng)過(guò)以太網(wǎng)媒介傳輸到遠端的PC端，PC端接到視頻數據之后馬上進(jìn)行解析并且顯示，同時(shí)可以將現場(chǎng)的問(wèn)題和其他的數據同時(shí)傳輸過(guò)來(lái)，并且可以設置蜂鳴器進(jìn)行報警。