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隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，入室盜竊案越來(lái)越多，使人們財產(chǎn)受到極大的威脅。由于入室盜竊者非常狡猾，使警方破案極為困難。而本系統的設計可以為家居提供安全保障，同時(shí)為警方破案提供最大化幫助。目前，市場(chǎng)上也出現了各式各樣的智能家居控制系統，說(shuō)明家居安防越來(lái)越受重視，即時(shí)報警系統不可或缺。 本文設計的報警系統以即時(shí)報警為理念，即時(shí)將報警系統抓拍的罪犯圖像以MMS（Multimedia Messaging Service，彩信）形式發(fā)送給用戶(hù)，從而讓用戶(hù)及時(shí)掌握家中動(dòng)態(tài)，為破案提供直接證據。本系統同時(shí)能與用戶(hù)語(yǔ)音交互，用戶(hù)可以主動(dòng)要求系統抓拍室內當前圖像。 1 系統的工作原理 1.1 系統方案設計 系統總體方案的設計應該全面考慮系統的總體功能，進(jìn)行硬件的初步選型后，確定一個(gè)硬件實(shí)現的可行方案。經(jīng)過(guò)反復對比，考慮到節約整體成本，系統以Atmel公司生產(chǎn)的AVR系列ATmega16L單片機為控制核心，并選用低功耗和低成本的功能器件。經(jīng)過(guò)調查研究，從技術(shù)上認真分析，認為需滿(mǎn)足下列5條技術(shù)要求，方能實(shí)現功能完善、即時(shí)報警這兩個(gè)主要目標。 �、賵缶到y靈敏度要高，能即時(shí)向用戶(hù)發(fā)送警情； �、趫缶攸c(diǎn)與被呼叫對象（用戶(hù)）之間的空間距離應不受限制； �、勰軌蚺c用戶(hù)進(jìn)行語(yǔ)音交互； �、苋缫蚬仕罊C，應能正�；謴瓦\行； �、菡麄�(gè)系統應能隱蔽安裝，不易被罪犯發(fā)覺(jué)破壞。 1.2 系統框圖 即時(shí)報警系統由AVR單片機ATmega16L、語(yǔ)音模塊、GPRS模塊、DTMF譯碼電路、人體熱紅外感應電路和圖像采集模塊組成，系統框圖如圖1所示。 
圖1 系統框圖 1.3 系統主要功能�、佼斎梭w熱紅外感應探頭感應到人體熱紅外線(xiàn)時(shí)，便會(huì )啟動(dòng)人體熱紅外感應電路產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號，并傳送給主控單片機ATmega16L.微控制器在被觸發(fā)后啟動(dòng)攝像頭模塊抓拍圖片，并將圖片以MMS形式通過(guò)GPRS模塊發(fā)送給用戶(hù)指定的手機號碼；發(fā)送完后給用戶(hù)打電話(huà)，語(yǔ)音通知用戶(hù)報警。 �、谟脩�(hù)可以主動(dòng)給系統撥號，系統與用戶(hù)語(yǔ)音交互，接受用戶(hù)控制，如設定報警號碼、要求抓拍圖片等。 2 主要功能模塊硬件電路設計 2.1 主控芯片電路 ATmega16L單片機是一款高性能、低功耗的8位AVR微處理器，具有先進(jìn)的RISC結構，內部有大容量的ROM、RAM、Flash和EEPROM，集成4通道PWM和SPI串行外設接口，有兩個(gè)可編程的串行UART和豐富的片內/片外中斷引腳。 2.2 人體熱紅外感應電路 此部分電路以熱釋電紅外傳感器和紅外傳感信號處理器BISS0001為核心，熱釋電紅外傳感器是一種能夠感應人體靠近或遠離的傳感器，將人體紅外熱輻射信號轉化成電信號。人體都有恒定的體溫，一般在37℃左右，人體會(huì )發(fā)射10 μm左右的特定波長(cháng)紅外線(xiàn)。熱釋電紅外傳感器通過(guò)菲涅爾透鏡將熱釋的紅外信號聚焦在熱釋電紅外傳感器（PIR）上。熱釋電紅外傳感器將透過(guò)濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉換成電信號，即熱電轉換。因此在被動(dòng)紅外探測器的警戒區內，當無(wú)人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應器感應到的只是背景溫度；當人體進(jìn)入警戒區時(shí)，熱釋電紅外感應器感應到的是人體溫度與背景溫度的差異。此時(shí)將前后兩次采集的數據進(jìn)行比較，根據比較結果，可以判斷出是否有人進(jìn)入警戒區。人體熱紅外感應電路如圖2所示，主控器通過(guò)與SING端相連的輸入端口的高低電平來(lái)判斷是否有人進(jìn)入警戒區。
圖2 體熱紅外感應電路 PIR將熱電轉換的電信號由S腳傳送到第一級運放的1IN+腳，運算放大器OP1（1IN-、1IN+為差分輸入端）組成傳感信號預處理電路，將信號放大，然后耦合給運算放大器OP2（2IN-為反相輸入端），再進(jìn)行第二級放大，同時(shí)將直流電位抬高（≈0.5VDD）后，BISS0001內部將輸出信號送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號。由于BISS0001內部VH≈0.7VDD，VL≈0.3VDD，所以當VDD=5 V時(shí)，可有效抑制±1 V的噪聲干擾，提高系統的可靠性。BISS0001具有感應封鎖時(shí)間：感應模塊在每一次感應輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著(zhù)設置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內感應器不接收任何感應信號。由此，當有人進(jìn)入警戒區時(shí)，信號輸出引腳SING將變?yōu)楦唠娖�，而無(wú)人時(shí)則變?yōu)榈碗娖�。微處理器檢測到SING相連的引腳的電平變化，就可以判斷有人進(jìn)入了警戒區。 2.3 圖像采集模塊 2.3.1 VC0706介紹 圖像采集模塊采用北京中星微電子公司的VC0706系列芯片，該芯片是中星微電子針對圖像采集和處理應用而專(zhuān)門(mén)設計的監控攝像機數字圖像處理芯片。通過(guò)對來(lái)自CMOS傳感器的視頻信號進(jìn)行AWB（自動(dòng)白平衡）、AE（自動(dòng)曝光）、AGC（自動(dòng)增益控制）等圖像處理，并融合低照度下圖像增強處理、圖像噪聲智能預測與抑制等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)標準CCIR656接口輸出高質(zhì)量的數字視頻信號，供外部處理器進(jìn)行壓縮和處理。 系統MCU通過(guò)SPI接口與VC0706連接，依據VC0706的內部通信協(xié)議進(jìn)行通信。VC0706的SPI接口只支持兩種工作模式： �、費aster mode，VC0706作為SPI的主設備，主要用于連接SPI Flash或者其他SPI從設備； �、赟lave mode，VC0706作為SPI的從設備，主要用于連接外部控制器。 同時(shí)，VC0706只支持MSB的傳輸方式和8位的字符長(cháng)度。 VC0706支持的SPI時(shí)序如圖3所示。
圖3 VC0706支持的SPI時(shí)序圖 2.3.2 從VC0706讀取圖像MCU要通過(guò)SPI讀取VC0706采集的視頻圖像，依據VC0706的內部通信協(xié)議進(jìn)行通信，其步驟如下： �、侔l(fā)送FBUF_CTRL命令，參數為0x00，來(lái)停止當前幀更新。 �、诎l(fā)送GET_FBUF_LEN命令來(lái)獲取當前幀中圖像的長(cháng)度。 �、郯l(fā)送READ_FBUF命令來(lái)讀取圖像數據。READ_FBUF命令中參數設置為：FBUF幀類(lèi)型設置為0x00;操作方式設置為0x0F;起始地址設置為0x00;數據長(cháng)度設置間用于在數據和命令回復之間添加延遲，以區分數據和命令回復，默認值為3000，可修改為其他值。 �、馨l(fā)送完READ_FBUF命令后，先等待VC0706的回應，回應正確則等待接收VC0706發(fā)送的數據。在數據接收完畢后，VC0706會(huì )再次發(fā)送命令回復，通知外部主控MCU數據已經(jīng)發(fā)送完畢。 �、葑x取完畢后，發(fā)送FBUF_CTRL命令，參數為0x02，來(lái)回復幀的更新。 2.4 語(yǔ)音模塊電路 語(yǔ)音電路采用ISD公司出品的高性能單片語(yǔ)音錄放芯片ISD4004，該芯片采用直接模擬量存儲技術(shù)（DAST），只需要少量的外圍電路就可實(shí)現錄放音，語(yǔ)音的錄制和播放非常方便。ISD4004系列工作電壓3 V，單片錄放時(shí)間8~16 min，音質(zhì)好，適用于移動(dòng)電話(huà)及其他便攜式電子產(chǎn)品中。ISD4004可以進(jìn)行多段語(yǔ)音操作，每一段稱(chēng)為一個(gè)信息段（在每次操作開(kāi)始之前由信息起始指針MSP指定），它由信息起始標志、記錄數據和信息結束標志（EOM）組成。一個(gè)信息段占用一行或者多行存儲空間，且可以包含多個(gè)地址單元，而一個(gè)地址單元只能作為一個(gè)獨立的段。語(yǔ)音錄放電路如圖4所示。
ISD4004的AUOUT引腳是模擬語(yǔ)音信號輸出端，其標記為voice，與GPRS模塊的語(yǔ)音輸入腳相連。錄音通過(guò)MIC將語(yǔ)音信號加到ISD4004的輸入端。ISD4004語(yǔ)音芯片要求主控制器可以是內置有SPI兼容接口的微控制器，也可以用I/O口仿真SPI通信協(xié)議。 2.5 DTMF譯碼電路 DTMF譯碼電路采用HT9172芯片來(lái)接收DTMF信號。HT9172是盛群半導體公司推出的產(chǎn)品，與HT9170功能相同，腳位兼容，而效能更佳，具有較短的號音偵測時(shí)間及較高的抗噪性能，適用于各種采用有線(xiàn)電話(huà)及行動(dòng)電話(huà)的遙控系統、自動(dòng)呼叫系統和工業(yè)控制系統等。HT9172是一個(gè)具有數字譯碼和濾波功能的雙音多頻（DTMF）信號接收器，內置的放大電路可對輸入信號進(jìn)行調整，高速轉換的濾波電路將DTMF信號分解為高頻和低頻信號，利用數字計數的方法對16種DTMF輸入進(jìn)行譯碼，并產(chǎn)生4位的代碼輸出。其電路如圖5所示。
圖5 DTMF譯碼電路 圖中DTMF_IN接GPRS模塊EARP引腳（GPRS語(yǔ)音輸出引腳之一）。HT9172能夠檢測用戶(hù)按下鍵盤(pán)時(shí)產(chǎn)生的頻率，并將其轉化成相應的4位代碼輸出至D1~D4（連接微處理器相應的I/O口）。當HT9170芯片接收到有效的DTMF信號后，INT端將變?yōu)楦唠娖�，INT與單片機中斷引腳相連，從而使單片機中斷并運行中斷服務(wù)程序。2.6 GPRS模塊 GPRS模塊選用ESMART公司提供的iWOWTR800 GSM/GPRS模塊，具有標準AT命令接口，支持GSM語(yǔ)音、短信息、GPRS上網(wǎng)、彩信收發(fā)等業(yè)務(wù)。 發(fā)送MMS的AT命令流程：
結語(yǔ) 本文根據報警系統的即時(shí)性需要，設計了一款性?xún)r(jià)比高的控制系統。該系統經(jīng)過(guò)測試和應用，穩定性好，系統的遠程報警功能及時(shí)，且彩信圖像清晰。 |
