基于SoPC的多用途無線監(jiān)控報警系統(tǒng) (1)2011-04-26 23:47:34來源:電子技術應用

摘 要：結(jié)合SoPC及GPRS技術設計了一個以FPGA為核心的多用途無線監(jiān)控報警系統(tǒng)。系統(tǒng)有多種工作模式，用戶可隨時主動監(jiān)控現(xiàn)場，也可啟用智能方式或手動方式報警。
關鍵詞：GPRS；SoPC；SD卡；監(jiān)控

室內(nèi)監(jiān)控和車輛監(jiān)控受到人們普遍關注，現(xiàn)有的室內(nèi)監(jiān)控手段存儲空間消耗大，用戶不能隨時主動查看現(xiàn)場，且費用昂貴；而車輛監(jiān)控系統(tǒng)不能實時直觀查看車輛運行路線。

　　　針對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)中存在的不足，本文設計了一種基于SoPC的室內(nèi)、車內(nèi)兩用的多用途無線監(jiān)控報警系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)用戶可隨時遠程主動監(jiān)控現(xiàn)場，或以智能報警方式監(jiān)控現(xiàn)場；手機上的車輛跟蹤軟件攔截車輛報警信息把路線顯示在Google靜態(tài)地圖上，方便用戶直接查看。緊急情況發(fā)生時，用戶還可通過手動方式報警。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設計

　　　遠程監(jiān)控報警系統(tǒng)分為現(xiàn)場監(jiān)控子系統(tǒng)和用戶端子系統(tǒng)兩部分，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)可工作在室內(nèi)或車內(nèi)，兩種情況下都有智能監(jiān)控、智能報警和手動報警模式。用在室內(nèi)時，系統(tǒng)通過人體傳感器和攝像頭采集現(xiàn)場信息；用在車內(nèi)時，通過GPS模塊接收車輛地理位置信息，通過攝像頭采集現(xiàn)場圖像。采集到的現(xiàn)場信息送入FPGA中的嵌入式軟核Nios II做智能檢測。系統(tǒng)通過GPRS模塊接收用戶的控制命令，同時以短信和彩信的方式向用戶發(fā)送現(xiàn)場信息。用戶端子系統(tǒng)的車輛跟蹤軟件可實現(xiàn)車輛報警信息攔截和路線顯示，便于用戶查看。


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智能監(jiān)控模式下系統(tǒng)監(jiān)控，但不主動發(fā)送報警信息，用戶可隨時主動發(fā)送短信要求查看。智能報警模式下系統(tǒng)自動檢測現(xiàn)場是否發(fā)生異常，異常時發(fā)送短信和彩信向用戶報警，同時以最快的速度將壓縮后的圖像存入SD卡，以備必要時偵查；無異常時每三分鐘存儲一幅圖像，這種自適應存儲機制能用較少的存儲資源存儲盡可能多的信息。若用戶在場時發(fā)生緊急情況，可通過一個隱蔽的報警按鍵實現(xiàn)手動報警。

2 系統(tǒng)硬件設計

　　　系統(tǒng)的硬件設計主要包括SoPC系統(tǒng)設計和TR800模塊硬件電路設計兩部分。

2.1 SoPC系統(tǒng)設計

　　　系統(tǒng)的主控制芯片是一片F(xiàn)PGA，結(jié)合SoPC技術，在FPGA中加入了嵌入式軟核Nios II，通過Avalon總線與外圍設備建立聯(lián)系。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。


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2.1.1 攝像頭控制器設計

　　　攝像頭用于采集現(xiàn)場（包括車內(nèi)和室內(nèi)）圖像，本系統(tǒng)CMOS攝像頭采集到的圖像信息為數(shù)字信號，無需模數(shù)轉(zhuǎn)換，可簡化電路設計。攝像頭采集到的圖像緩存到SRAM，需要時從SRAM中讀出。

2.1.2 人體傳感器控制器設計

　　　人體傳感器用于判斷室內(nèi)是否有人進入。系統(tǒng)的人體感應模塊采用 GH-718，該模塊是基于紅外技術的自動控制產(chǎn)品，靈敏度高、可靠性強、感應角度大。傳感器一旦檢測到人的活動，就改變狀態(tài)寄存器，處理器通過查詢狀態(tài)寄存器可知道是否有人。

2.1.3 GPS控制器設計

　　　GPS模塊用于車載環(huán)境下接收汽車地理位置。GPS采用一塊集成模塊，上電后約一秒鐘發(fā)回一幀數(shù)據(jù)，每幀數(shù)據(jù)包含幾個協(xié)議，本系統(tǒng)中只用到$GPRMC與$GPGGA協(xié)議。

　　　在GPS控制器中，采用硬件描述語言來解析GPS協(xié)議，用一系列寄存器存儲日期、時間、經(jīng)度、緯度、海拔、速度等GPS信息。模塊開始工作后，持續(xù)接收處理來自GPS模塊的信息，GPS控制器一旦檢測到$GPRMC或$GPGGA，就根據(jù)接收到的內(nèi)容更新寄存器，CPU可通過讀寄存器的方式得到GPS信息。


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