基于DSP的图象处理系统设计
摘要:文章提出一种基于丁工公司数字信号处理芯片TMS32OC6211的将模拟视频进行
数字化处理的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信号的数字化。该平台使用
p日工L工ps公司的专用视频输入处理芯片SAA71llA和「工「O存储器及CpLD实现了高速连
续的视频帧数据采集，满足了后继图像处理的需要。
关键词:数字信号处理芯片(OSp);视频采集
1引言
数字信号处理(Digit滋51罗alproeessing)是
利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号
进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处
理，以得到符合人们需要的信号形式。
数字信号处理的实现方法有多种，但专用的
DSP芯片以其信号处理速度快、可重复性好、成本
低、性能优越得到首肯。
2系统功能概述
本文提出一种基于TI公司数字信号处理芯
片TMS320C6211的将模拟视频进行数字化处理
的设计方案，其中视频解码模块完成复合视频信
号的数字化。该系统具有接口方便、编程方便、精
度高、稳定性好、集成方便的优点。
本系统采用TI公司C6000系列DSP中的
TMS320C6211作为系统的cPu。图像数据通过外
部设备采集并输出模拟图像信号。这些信号经视
频解码芯片转换为数字信号;再经FIFO输人DSP
进行图像的增强、分割、特征提取和数据压缩等;
系统的控制逻辑由CpLD(ComplexP。『amm曲Ie
肠giCDeviee)控制器实现。系统结构如图l所示。
3系统硬件设计
3.1视频解码芯片
模拟视频信号中不仅包含图像信号，还包含
行同步、行消隐、场同步、场消隐等信号。视频解码
的目的就是将复合视频、YC分量等模拟视频信号
进行AD转换以获取图像的数字信号，同时提取
其中的同步和时钟信号。PhihPs公司的视频解码
芯片SAA7111A，支持对NTSC和PAL制视频信
号的自动转换，自动进行50/6OH:场频的检测，可
对NTS(认PAL、sEcAM制式视频信号的亮度和色
度进行处理。它拥有4路模拟输人、4路复合视频
(cvBs)或2路YC或一路YC和2路CvBs输
人。可设置CvBS或YC通道为静态增益控制或
自动增益控制(AGC)。拥有2路亮度和色度梳状滤
波器，可对亮度、对比度、光圈和饱和度进行控制。
可支持以下输出格式:4:2:2(16位)、4:2:2(CCIR6ol
8位)、4:1:l(12位)YUV格式或8:8:8(24位)、5:6:5
(l6位)RGB格式。这种多格式的数据总线形式为
设计者提供了灵活的选择空间。
系统中采集的图像信号采用PhihPs公司的
SAA71IA完成A用转换，如图2所示。SAA71]A
允许四路模拟视频输入，具有两个模拟处理通道，
支持四路CVBS模拟信号或二路Y/C模拟信号或
二二路CVBS信
一
号和一路Y汉二信号。SAA7llA对摄
像头输人的标准PAL格式的模拟图像信号进行
A/D转换，然后输出符合CCIR601格式的4:2:2
的16位YUv数据到FIFO。其中亮度信号Y为8
位、色度信号C:和Cl)合为8位数据。
3
.
2HFO存储器模块
F’IF()采用IDT公司的IDT72VZ15LB芯片，
FIFO的深度为512x18bit，支持STANDARD(标
准)和Fw衅(FirstwordFall一Through，首字直接
通过)两种工作模式。按照CCIR601格式，Yuv
图像分辨率为720x576象素，当按行输出时，
SAA7一IA输出数据流大小为:720x16=1440卜I
因为DSP通过32位的SBSRAM接日与FlI;()通
信，故YUV数据写人FIFO时需要在FIFO之间
实现乒乓切换。这时一行720x16bit的数据在两
片FIFO中存储变为360x32bit，两片FIF()行r以
满足上述要求。FIFO的初始化及时序由CP[力实
现，FIFO连接见图3。
3.3DsP图像处理模块
TMS320C6211是Tl公司发布的面l台]视拓!处
理领域的新款高速数字处理芯片，适用于移动通
信基站、图像监控、雷达系统等对速度要求高和高
度智能化的应用领域。存储空间分两部分:运行过
程的临时数据存在SDRAM中;系统程序则固化
在FLASH存储器中。Flash存储器具有在线重写
人功能。这对系统启动程序的修改和升级都带来
了很大的方便。
TMS320C6211DSP的高速性能主要体现在
以下方面:①TMS320C62ll的存储空间最大可扩
展到1CB，完全可以满足各种图像处理系统所需
的内存空间，而且其最高时钟可达167Mllz，峰值
性能可达1333MIPS(百万条指令/秒)。②并行
处理结构。TMS32OC62ll芯片内有8个并行处理
单元，分为相同的两组，并行结构大大提高芯片的
性能。③芯片体系采用veloc，rrI结构。vel。八rJ’l是
一种高性能的甚长指令字(VIJW)结构，单指令
字字长为32hit，8个指令组成一个指令包，总宇长
为256bit。即每秒钟可以执行8条指令。Velo‘、、『rl
结构大大提高了DSP芯片的性能④采用流水线
操作实现高速度、高效率。TMS32OC62川只有石-
流水线充分发挥作用的情况下，才能达到最高的
峰值性能。与其他系列DSP相比，优势在于简化
了流水线的控制以消除流水线互锁，并增加流水
线的深度来消除传统流水线的取指、数据访问和
乘法操作上的瓶颈。
本系统DSP主要完成从FIFO读出数据的处
理以及压缩等。数据处理由自行编写的算法实现，
数据压缩算法采用JpEG(JointphotoGraphieEx-
pertGroup)标准。当摄像头采集速度为每秒25帧
图像时，它留给DSP处理的时间最多为每帧
40ms。如果考虑系统有一定的延时以及处理后
图像的存储时间，那么DSP处理一幅图像时间不
能超过30ms。按照C6211的处理速度，在
30ms内可以处理4OM(0.03x1333MIPS)条指
令。DSP读出FIFO中的行数据并存人SDRAM，一
帧图像有576行，在最后一行时会收到系统的帧
中断，这时SDRAM中的图像数据总共有1440x
576=sloKB。让C62一l用36M条指令周期的时
间处理810KB的数据显然绰绰有余。粗略的计算
过程如下:
系统采用快速DCT(离散余弦变换)，每sx
8矩阵需要11次乘法、29次加法，因此一帧图像
的FDCT，共需要(11+29)x720x576xZ/
64=518400个指令周期;对于量化模块，每8xs
矩阵需要64个量化指令周期，一帧需要64x
720x576xZ/64=829440个指令周期;对于编
码部分，假设编码后非0元素占25%，对每8xs
矩阵进行219一zag扫描、编码估计需要120个指
令周期，则共需120x720x576xZ/64=
1555200个指令周期。按以上计算，在系统中进行
JPEC编码大约需要2903040个指令周期，耗时
19.3536ms(TMS320C62lll作在15OMHz时)。
可以看出，实际需要的指令远小于36M条，而时
间也远小于3Oms，DSP完全可以实时处理从FI-
FO传过来的数据。
3.4利用DSP芯片进行图像压缩
如图4所示，图像数据通过FO接口送人数
字信号处理板，由DSP芯片中的DMA控制器负
责将数据放人输人缓冲区中，DSP对缓冲的图像
数据进行压缩后，通过HPl接口将压缩数据送
出。
4总结
图像采集系统的关键在于如何对大容量的信
息进行暂存、压缩和传输等问题进行处理。本系统
主要是解决这三个难题。在图像信息暂存方面充
分利用DSP存储空间的可扩展性，保证系统可暂
存的信息量足够大;信息压缩是DSP最擅长做的
事情，可以在很短的时间内完成大量的信息压缩
工作。该平台使用专用视频输人处理芯片
SAA7lll和FIFO存储器及CPLD实现高速连续
的视频帧采集，满足后继图像处理的需要。该平台
既可以作为视频图像采集使用，也可以进行视频
压缩、匹配等图像处理算法验证工作。
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第1章 绪 论
随着经济的发展，人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗、抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统，其需求也越来越高。本设计运用单片机技术设计了一新颖红外线防盗报警器。而本设计中的输入部分主要是各种各样的传感器。不同类型的探测器用不同的手段探测各种入侵行为；不同作用的传感器，也可检测出不同类型的情况。
本章节主要介绍了本设计的选题背景、课题介绍、本文主要工作、方案论证。
1.1选题背景
单片机现在已越来越广泛地应用于智能仪表、工业控制、日常生活等很多领域，可以说单片机的应用已渗透到人类的生活、工作的每一个角落，这说明它和我们每个人的工作、生活密切相关，也说明我们每个人都有可能和有机会利用单片机去改造你身边的仪器、产品、工作与生活环境。
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由于他是不可见光，因此用他做防盗报警监控器，具有良好的隐蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干扰能力强。这种监控报警装置广泛应用与博物馆、单位要害部门和家庭的防护[1]。
通常红外线发射电路都是采用脉冲调制式。红外接收电路首先将接收到的红外光转换为电信号，并进行放大和解调出用于无线发射电路的调制信号。当无人遮挡红外光时，锁相环输出低电平，报警处于监控状态；一旦有人闯入便遮挡了红外光，则锁相环失锁，输出高电平，驱动继电器接通无线发射电路，监控室便可接收到无线报警信号，并可区分报警地点[2]。
当我们考虑的范围广一点：若是在小区每一住户内安装防盗报警装置。当住户家中无人时，可把家庭内的防盗报警系统设置为布防状态，当窃贼闯入时，报警系统自动发出警报并向小区安保中心报警[3]。周界报警系统：在小区的围墙上设置主动红外对射式探测器，防止罪犯由围墙翻入小区作案，保证小区内居民的生活安全[4]。
目 录
第1章 绪 论 3
1.1选题背景 3
1.2课题介绍 4
1.3本文主要工作 5
1.4方案选择论证 5
1.4.1单片机的选择 5
1.4.2显示器工作原理及其选择 6
1.4.3液晶显示和数码显示 6
1.4.4 防盗报警选择传感器的选择 7
2.1硬件系统总体设计 8
2.2 AT89C51芯片的介绍 9
2.2.1引脚功能 9
2.2.2 结构原理 11
2.2.3 AT89C51定时器/计数器相关的控制寄存器介绍 12
2.2.4 MAX708芯片介绍 13
2.3 单片机复位设置 14
2.4 8255A芯片介绍 14
2.4.1 8255A的引脚和结构 15
2.4.2 8255的工作方式 16
2.4.3 8255的控制字 18
2.5 AT89C51与8255的接口电路 19
2.6 显示部分 20
2.6.1七段显示译码器 20
2.6.2 7448译码驱动 21
2.6.3 单片机与7448译码驱动器及LED的连接 23
2.6.4外部地址锁存器 23
第3章 检测信号放大电路设计 24
3.1 热释红外线传感器典型电路 25
3.2 红外光敏二极管警灯电路 26
3.2.1 光敏二极管控制电路 27
3.3红外线探测信号放大电路设计 28
3.3.1光电耦合器驱动接口 30
3.3.2 集成电路运算放大器 31
3.3.3 精密多功能运算放大器INA105 31
3.3.4 低功耗、双运算放大器LM358 34
第4章 电源设计 35
4.1 单片机系统电源 35
4.2检测部分电源 35
5.1 主程序设计 37
5.2 核对子程序设计 38
5.3 中断子程序设计 38
5.4 读数子程序设计 39
5.5 程序设计说明 40
5.6 程序清单 41
第6章 调试 45
6.1安装调试 45
6.2音响（和继电器）驱动线路具体连接 45
6.3 程序修改 46
6.4 程序执行过程 47
结论 48
参考文献 49
致谢 51
原理图 52
基于单片机控制的红外防盗报警器的设计
[摘要]：随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水
平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提
出了新的要求。 本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子
防盗系统。
目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。
本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89S51。整个系统是在系统软件控制下工作的。系统程序可以划分为以下几个模块： 数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。
[关键词]：单片机、红外传感器、数据采集、报警电路。
Infrared burglar alarm design controls which based
on the monolithicintegrated circuit
Abstract :Along with society's unceasing progress and science and technology,economical unceasing development, the people living standard obtainsthe very big enhancement, to private property protection consciousnessin unceasing enhancement, thus set the new request to the securitymeasure. This design is for satisfy the family type electron securitysystem which the modern housing security needs to design.
At present in the market condition equips mainly has the pressure totouch the hair style burglar alarm, the switch electron burglar alarmand the pressure shields light the hair style burglar alarmand so on each kind of alarm apparatus, but these kind of quite commonalarm apparatuses all have some shortcomings. This system used hashotly released the electricity infrared sensor, its manufacturesimple, cost low, installm the antijamming ability strong, thesensitivity high, safe was reliable. This kind of security installmenthiding, was not easily discovered by the bandits and thieves.Simultaneously its signal after monolithic integrated circuit systemprocessing the convenience and P the C machine correspondence, isadvantageous for the multiuser unification management.
This design designs two parts including the hardware and software. Thehardware partially including the monolithic integrated circuit controlcircuit, infrared pokes head in the electric circuit, the actuationexecution alarm circuit, the LED control circuit and so on the partialcompositions. The processor uses 51 series monolithic integratedcircuits AT89S51, the overall system is works under the systemsoftware control. The system program may divide into following severalmodules: The data acquisition, the keyboard control, reports to thepolice with the demonstration small steelyard function.
Key words: AT89S51 monolithic integrated circuit, infrared sensor,data acquisition, alarm circuit.
目 录
1. 绪论 1 1.1 前言 1
1.2 设计任务与要求 1
2. 热释电红外传感器概述 2
2.1 PIR传感器简单介绍 2
2.2 PIR 的原理特性 2
2.3 PIR 结构特性 3
3. AT89S51单片机概述 6
3.1 AT89S51单片机的结构 6
3.1.1管脚说明 8
3.1.2 主要特性 11
3.1.3 振荡器特性 11
3.2 AT89S51单片机的工作周期 12
3.3 AT89S51单片机的工作过程和工作方式 13
3.4 AT89S51的指令系统 16
4. 方案设计 18
4.1 系统概述 18
4.2 总体设计 19
4.3 系统硬件选择 19
4.4 硬件电路实现 20
4.5 软件的程序实现 21
5. 结论概述 27
5.1 主要结论 27
5.2 结束语 27
致谢 28
参考文献 29
安防监控系统的组成
安防监控系统的组成-安防监控系统是一门被人们日益重视的新兴专业，就目前发展看，应用普及越来越广，科技含量越来越高。几乎所有高新科技都可促进其发展，尤其是信息时代的来临，更为该专业发展提供契机。但就监控业界而言，系统组成一直没得到明确的划分，这使工程商和用户之间谈到安防监控系统时沟通很不方便。
对于安防监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个安防监控系统划分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。
一. 表现层
表现城是我们最直观感受到的，它展现了整个安防监控系统的品质。如监控电视墙、监视器、高音报警喇叭、报警自动驳接电话等等都属于这一层。
二. 控制层
控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种——模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部安防监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较小。但对于中大型安防监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。数字控制是将工控计算机作为监控系统的控制核心，它将复杂的模拟控制操作变为简单的鼠标点击操作，将巨大的模拟控制器堆叠缩小为一个工控计算机，将复杂而数量庞大的控制电缆变为一根串行电话线。它将中远程监控变为事实、为Internet远程监控提供可能。但数字控制也不是那么十全十美，控制主机的价格十分昂贵、模块浪费的情况、系统可能出现全线崩溃的危机、控制较为滞后等等问题仍然存在。
三. 处理层
处理层或许该称为音视频处理层，它将有传输层送过来的音视频信号加以分配、放大、分割等等处理，有机的将表现层与控制层加以连接。音视频分配器、音视频放大器、视频分割器、音视频切换器等等设备都属于这一层。
四. 传输层
传输层相当于安防监控系统的血脉。在小型安防监控系统中，我们最常见的传输层设备是视频线、音频线，对于中远程监控系统而言，我们常使用的是射频线、微波，对于远程监控而言，我们通常使用Internet这一廉价载体。值得一提的是，新出现的传输层介质——网线/光纤。大多数人在数字安防监控上存在一个误区，他们认为控制层使用的数字控制的安防监控系统就是数字安防监控系统了，其实不然。纯数字安防监控系统的传输介质一定是网线或光纤。信号从采集层出来时，就已经调制成数字信号了，数字信号在目前已趋成熟的网络上跑，理论上是无衰减的，这就保证远程监控图像的无损失显示，这是模拟传输无法比拟的。当然，高性能的回报也需要高成本的投入，这是纯数字安防监控系统无法普及最重要的原因之一。
五. 执行层
执行层是我们控制指令的命令对象，在某些时候，它和我们后面所说的支撑诚、采集层不太好截然分开，我们认为受控对象即为执行层设备。比如：云台、镜头、解码器、球等等。
六. 支撑层
顾名思义，支撑层是用于后端设备的支撑，保护和支撑采集层、执行层设备。它包括支架、防护罩等等辅助设备。
七. 采集层
采集层是整个安防监控系统品质好坏的关键因素，也是系统成本开销最大的地方。它包括镜头、摄像机、报警传感器等等。
厦安防系统方案
详细说明： 商厦安防系统方案-商厦安防系统方案设计
1.工程概述
在经济高速发展的今天，人们对生活的舒适性、便利性、安全性和高效性提出了更高的要求，智能化住宅小区由此产生。对于一个住宅小区而言，居民的安全是首要的。为了保障小区内的财产和居民的安全，必然将运用各种高新信息技术，预防和解决家居园区的入室盗窃及抢劫作案犯罪、家庭各种灾害及意外事故等的发生。
“贤南商厦”地处福州市繁华闹市区——八一七路东街口地段，为综合性商住楼。其中，地下一层为停车场，一层至五层为商场，六层至十五层为180户住宅楼。商厦设有电梯三部，其中一部为商场专用，一部为商品房住宅楼专用，一部为商场与安置房住宅楼合用。根据业主要求，在地下停车场电梯出口处设铁门，住户从地下室上楼，开锁进入电梯。在一层住宅楼入口处设置可视主机，便于住户及来访者与用户双向对讲，住户根据需要开门。在商厦控制中心设管理中心机，控制中心可以随时与住户保持通话，以达到安全的小区管理功能。
2.设计依据
公安部GA/T75-94《中华人民共和国安全行业标准－安全防范工程工序与要求》
福建省公安厅《执行（安全防范工程工序与要求）标准实施细则》
福建省人民政府第41号令《福建省安全技术防范管理规定》
GBJ303-88《建筑电气安装工 程质量检验评定标准》
GBJ232-82《电气装置安装工程施工及验收标准》
3.需求分析
3.1系统构成
根据贤南商厦的实际情况进行合理化设计，我们将物防、技防、人防有机结合，形成一个安全防范体系，从而去掉高围墙、铁窗栅栏，建立一套立体化、多层次、全方位、科学的安全防范及服务管理系统，形成五道安全防线，为社会居民提供安全、舒适、便捷的生活环境。，安防系统由以下子系统构成：
社区闭路监控系统
可视对讲联网系统
停车场管理系统
以上三个系统可构成两道安全防线：
第一道安全防线
由闭路监控系统构成，对进入社区的人员、车辆进行监控管理。
第二道安全防线
由联网型楼宇可视对讲系统构成，可将闲杂人员拒之楼外。
同时，停车场管理系统作为小区安防的重要组成部分，将保证停车场的高效优质的工作。
3.2可视对讲系统
“贤南商厦”共有住宅户180户，其中130户为安置房，50户为商品房。业主对系统需求分析如下：
要求为130户安置房住户安装非可视对讲门铃，来访客人通过按门口主机门牌号码呼叫住户，达到与房主对讲开门之目的。
要求50户商品房住户安装普通型可视对讲门铃。访客通过梯口主机键盘输入欲呼叫住户的房间号，按通以后主机有回铃提示音，住户分机振铃，并在高清晰显示屏上显示访客图像，提机可以与之对讲，以确定是否决定接待来访者。
3.3闭路电视监控系统
地下停车场出入口设监控摄像机两台，用于监视进出车辆前后车牌。
一楼安置房电梯口设一台摄像机监视进出电梯人员，商品房1楼、6至15楼专用电梯口各设一台摄像机监视进出电梯人员。
公共梯1至5层设监控。
摄像机采用SANTACHI工业监控机配接自动光圈镜头，可随外景光线变化而自动调整光圈，保证在不同的照度下获得清晰的图像。
半球摄像机采用水平分辨率420线CCD摄像机，低照度，图像清晰、性能良好。
保安中心设1台21寸彩色电视机监视各楼梯口，通过16画面图像处理器任意切换和放大可疑镜头图像。16画面图像处理器接长时间录像机一台，可进行实时录像，回放时可任意放大各摄像机画面。
3.4停车场管理系统
停车场出口设自动闸栏机一台，保安通过电动按钮开启道闸，可控制进出车辆。
4.对讲系统
根据业主需求，我们选用杭州杰逊电子技术有限公司生产的“江山”牌普通型可视对讲系统和非可视对讲系统。系统设计遵循“五化”原则，即模块化（便于维修），兼容化可视、非可视,新、老产品兼容）统一化（数码主机、直按主机均可接入系统），数字化（数据通讯），标准化（指标严格按照国家标准）。
4.1系统功能
数码式可视、非可视兼容主机主要用于高层建筑，可接32层，每层36户，每个主机最多可接1152个分机，并有密码开锁功能。这两种主机都可呼叫所要找的用户，实现哪一个呼叫开哪一个门的特殊功能。
●中心机和主机采用数据通讯联网方式，联网通讯距离达2.7公里（不需放大）
●中心机和分机可实现双向呼叫、双向对讲
●分机可控制打开主机及中心机的电控锁
●分机可监视主机图像（在线路空闲时）
●通话开锁保密
●音频采用电流环路通讯技术，音频线不需要屏幕线
●主机有故障自检功能
●分机故障不影响系统正常工作
●系统布线简单
●所有分机设计为零电流待机，功耗低
●系统容量大，中心机可并接220个主机，25万个分机
●停电自动关闭图像功能，减少系统损耗
4.2设备功能及参数
4.2.1管理中心主机JE-103CCM
●群呼
●呼叫用
●密码开锁
●可以接受大厦内在一用户呼叫、求救
4.2.2数据可视对讲主机JE-103MY2
●呼叫多个用户
●呼叫中心，实现双向对讲
●密码开锁
●系统故障自动检测提示功能
●1/3"CCD黑白摄像机，清晰度：水平≥380线
●通信方式：数字通信
●控制芯片：单片机控制
●应答输出功率：≥300MW
●频响300HZ—3400HZ≤±3db
●失真度：≤5%
●信噪比：≥40db
●面板：280*190*3（mm）
4.2.3可视对讲室内机
●被中心呼叫
●被门口主机呼叫
●监视主机
●正常呼叫中心
●显示器4"扁平显像管（韩国三星）
●清晰度>450线
●通信方式：数字通信
●控制芯片：PIC16C57-20/P（美国MICROCHIP）
●对讲方式：双工
●应答通道：≥4MW
●电源消耗功率：7.2W（工作状态）
●失真度≤5%
●信噪比≥40db
●外形尺寸：220*150*65MM
●频响：300HZ-3400HZ≤±3db
4.2.4非可视对讲主机
●呼叫用户，直接对讲功能
●非可视对讲主机加一个1/3"CCD即可成为可视主机
5.闭路监控系统
5.1 概述
在小区住宅的电梯厅、停车场出入口地区实现电视监控，对可疑人员、事件跟踪.可对现场情况进行监控记录，便于保安人员及时出警和人员调配，最大程度提高报案、破案处理能力。
正是鉴于上述原因，我们以客户的要求为出发点，依据国家的规范，以我们的经验为基础，设计一套适合“贤南商厦”住宅小区的保安监控系统。本系统设计19个监控点。
5.2 系统布置
5.2.1系统防护范围
停车场、电梯进出口处
5.2.2摄像机布置原则
以监视尽可能大的范围为原则，实现重点部位在摄像机的监视范围之中。
系统全采用黑白摄像机，可以达到彩色摄像机10倍以下的照度，以满足小区夜间工作的需要。
5.3 系统构成
所有的前端摄像机通过同轴视频电缆接入中心的视频主机，如图所示，小区的闭路监控系统由前端部分、传输部分、中心部分组成。
5.3.1 前端设备
前端摄像机根据安装位置及监视区域功能，选择与之相适应的摄像机型号，其具体型号功能和主要技术指标如下：
l 摄像机
选用SANTACHI黑白摄像机ST-BC3040，水平清晰度为420线，灵敏度为0.15lx。安装在小区住宅、商场、各楼梯、电梯厅及停车场出入口白天用于宏观监控，夜间的图像复核，并录像。（详细功能详见设备说明）
l 镜头
根据摄像机防护范围，我们选用了定焦镜头.
定焦镜头采用精工自动光圈广角镜头，焦距4mm。
l 防护罩
大厅出入口处摄像机采用半球型防护罩，美观，且能在恶劣的环境条件下正常工作。
商品房电梯出入口及停车场出入口摄像机防护罩采用室内防护罩，用于各种出入口安装摄像机的部位。
5.3.2 画面处理设备
本系统画面处理设备选用美国ROBOT产品，根据各个小区前端摄像机的数量，十六画面处理器，实现前端图像的十六画面分割。
5.3.3图像记录设备
选用三星长时间录像机，实现监视图像的记录。
5.4 系统性能指标
（1）图像水平清晰度，黑白≥400线；
（2）系统的各路视频信号，在监视器输入端的电平值为1VP-P
（3）系统在低照度使用时，监视画面达到可用图像，其系统信噪比不低于25dB；
（4）综合评估：系统图像质量的随机信噪比大于等于38dB；
（5）图像质量按五级图像质量标准评定，图像质量大于等于四级。
5.5 系统主要设备性能指标
5.5.1 黑白摄像机ST-BC3040
l 具有768（H）×582（V）像素的1/3英寸 CCD转换元件，420线水平清晰度
l 具备高灵敏度，可以实现最低照度为 F1.2时0.05Lux，适用于照度较低的场所
l 通过先进的电子光线控制（ELC）功能，可以使用价格低廉的固定光圈镜头
l 可选择的背光补偿功能
l 具备电源同步或者自动切换多工垂直驱动
l 特殊开发的镜头卡口结构可以适合C和CS镜头卡口的安装
l 可选择自动光圈控制信号，使用VIDEO自动光圈镜头
l 信噪比大于48db
l 视频输出 1.0Vp-p，75W
l 电源和功耗 交流 220V，50HZ, 4.1W
l 外形尺寸（镜头除外） 67mm(w)×55 mm(H)×123 mm(D)
5.5.2 ROBOT黑白16画面分割器
l 高画质：720×582像素
l 可以同时输出16通道视频信号用于多工记录
l 双工全能画面分割器，50场/秒
l 内置时间日期，自动时序切换功能
l 具备环通输出，带报警和RS232接口
l 分割画面可任组合排列
l 多画面监视的高切换率：4画面1/50；9画面12/50；16画面16/50
l 监视器输出的重放图像可以是多画面或单画面，有画中画及局部放大功能
l 通过监视器输出端可进行满屏或4、9或16画面实时监视
l 带有视频丢失检测器，对于前端摄像机的信号丢失，能够在画面上给予报警提示
l 通过监视器屏幕进行菜单设定
l 与键盘配合可控制云台/镜头/快球
l 带视频移动报警和按键锁定功能
l 录像回放可选择分割或全画面
l 具备主监视器和从监视器两个视频输出
l 电源和功耗 DC12V/18W
5.5.3 长时录像机 三星24JP
l 24小时实时录像，适用于各种工程用机
l 实时时钟记录（OSD录像功能），通过菜单操作打开OSD录像，可以同时记录来自输入视频信号的信息和内部时钟、摄像头号等信息。
l 通过高画质CVC+电路，录像机可自动将画面质量调整到最佳状态
l 采用松下最新设计的防尘超长寿命磁头，可以有效防止灰尘的进入，极大提高了磁头的寿
l 360倍超高速倒带，只需60秒钟即可快速倒完180分钟的录像带
l 中文屏幕操作菜单显示，方便操作
l PAL彩色/黑白制式设定，可选择画面为彩色或是黑白
l 状态屏幕显示，按遥控器的屏幕显示钮，可在电视屏幕上显示摄像机号，时间计 时，磁带速度等信息
l 利用每次录像开始时自动录制在录像带上的索引信号，能够快速而简便的检索
l 具有超长3年时钟断电保持、剩余磁带时间显示、定时放像关机、时间复位、遥控器自动倒带等功能
l 视频录像系统2旋转磁头，螺旋扫描系统
l 视频磁头 4磁头
l 磁带规格 VHS磁带
l 录像/放像时间：PAL时 SP：240分钟（用NV-E240磁带）
l PAL时 LP：480分钟（用NV-E240磁带）
l PAL时 EP：720分钟（用NV-E240磁带）
l 快进/快倒时间：约60秒（用NV-E180磁带）
l 视频水平析像： 彩色：大于240线（SP）
l 信噪比 视频：大于43分贝（SP）
l 音频：大于43分贝（SP）
l 电源和功耗 100-240伏，50/60赫兹，14W
l 尺寸：430（宽）×87（高）×285（深）毫米
6.停车场管理系统
6.1系统概述
贤南商厦在地下停车场建设停车管理系统，实现停车场管理。
6.2系统组成
系统主要由控制器和自动闸栏机组成。
全自动挡车道闸
增设紧急手动装置，以防止意外事件的发生
增设防砸车控制系统，确保车辆的安全
控制器箱
用于控制闸栏的升降
6.3 设备性能指标
意大利NICE道闸功能、特点：
功能特点一：防抬杆
灵巧的机杆，精密的部件，遇到人为的抬杆、意外的受力时容易道致机械传动设备的损坏，具有自我保护能力，利用其独特的双自锁保护机构，排除了一切外力对驱动中枢的破坏，巧妙地把杆身受力通过自身传送到坚实机箱而卸入地下，即使是杆被抬断或压断，驱动中枢丝毫无损，换上闸杆，照样起降自如，大大提高了驱动中枢的使用寿命。
功能特点二：全电路无触点控制
常规的触点控制电路，由于受外界的环境污染触点表面氧化，加上触点火花腐蚀，元件的受热变形等影乡，一段使用周期后，故障频繁，一段使用周期后，故障频繁，全电路无触点控制系统，从根本上克服了触点式自身不能克服的缺点，应用弱电控制强电，从而最大限度的降低了电路故障率，确保系统能够在长时间频繁使用状态下稳定可靠。
功能特点三：特别设计的一套平衡卸荷装置：
精心加工制作的四杆机构运动，使门杆在合理的匀变速过程中平稳起降，起动匀加速、中途快速、结束时匀减速致静止状态，真正做到加动如风、静如松。通过较小的电机输出功率，就能确保系统运行轻验快平稳
功能特点四：智能化的控制
采用高集成化芯片技术，单片机工控模式，智能化的控制中枢，自动排除因电压偏高、偏低或其它为人和环境因素引起的误操作。
功能特点五：特别设计的防砸车功能
道闸开启，车辆通行，闸杆回落，快捷畅顺。一套由车辆检测器和防砸车检测的逻辑判断控制系统，根本排除了一切由意外而造成的可能任何砸车事故。车来门起，车停闸停、车过闸落，智能化的安全设计彻底解决了管理者与车主的后顾之优。
网上帮你找的，不知你能用上不？
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个人感觉还不错的，我之前的毕业论文就是在那上面请教的！！！
基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统*
摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通
讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功
解决这个问题,效果良好。
关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器
0 引 言
智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于
20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,
是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新
兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风
系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行
监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,
对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求
越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转
而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本
文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化
所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,
控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。
1 网络结构
控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为
PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控
制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。
远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、
历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查
询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,
所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网
络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一
的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地
适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-
ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是
采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统
(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台
开发,加载大量图形操作,简单方便。
控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-
put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块
(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模
块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟
量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块
各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制
命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。
中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通
讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集
数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制
系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制
器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。
2 区域控制器
2.1硬件电路
区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接
口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模
拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。
区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一
代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统
8051单片机[1-3]。
区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入
输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补
充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使
用,灵活多变。
时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连
接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传
递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条
线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线
不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从
设备[9]。
上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异
步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接
口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作
主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标
志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行
口中断的方式实现半双工通讯。
为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸
屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触
摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸
屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触
摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发
生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控
制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。
2.2软件流程
智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、
湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输
入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位
则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控
制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功
能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决
策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算
法实现、上下位机通讯等
(图3),初始化包括数值
初始化、中断初始化,通讯
初始化,显示初始化;故障
检测包括通讯故障,反馈
故障,逻辑故障等;控制部
分主要是程序算法的实
现,对输入输出的智能控
制,包括键盘/触摸屏输入
及液晶输出,上位机通讯
即远程PC与区域控制器
通讯,而下位机通讯则是
区域控制器与控制模块之
间通讯[5-6]。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
楼宇自动化控制系统
故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检
测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程
序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。
表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方
法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是
否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部
分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主
要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除
抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如
1(0.1秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。
每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表
格,快捷方便。
上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通
过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太
网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标
准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设
备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。
如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议
发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设
备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设
备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为
上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制
器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了
主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有
要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-
bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、
和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或
从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它
作为回应发送出去。
例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求
时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只
有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模
块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能
码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地
址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的
信息。
置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以
适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软
件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已
经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另
外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功
应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。
参考文献
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工程职业技术学院学报,2007年1期:30-32
9赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动
化与仪表,2007年2期:37-40
