單片機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)代社會(huì)中監(jiān)控系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、銀行、酒店保安等，但就其數(shù)據(jù)而言，多為連續(xù)性信號(hào)（如傳統(tǒng)VCR（VIDEO CASSETTE RECORDER）所記錄的視頻信號(hào)），他們?cè)趯?duì)某一對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控時(shí)一般采用24 h不間斷方式。這樣當(dāng)我們需要對(duì)所記錄圖像信號(hào)進(jìn)行查詢時(shí)，往往需要花費(fèi)許多時(shí)間在整卷錄像帶中尋找有價(jià)值的畫面，大大降低了查看數(shù)據(jù)的效率。并且為了滿足這樣大的數(shù)據(jù)記錄量，通常采用LP方式，所記錄的畫面質(zhì)量相對(duì)較差。對(duì)于像銀行金庫(kù)、警局武器庫(kù)等這種小人群、少流動(dòng)的特殊場(chǎng)合，由于所監(jiān)視范圍很小，對(duì)進(jìn)入的人也有嚴(yán)格的限制，故而采用上述不間斷監(jiān)控方法并非合適。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣一種智能監(jiān)控系統(tǒng)，只有當(dāng)有物體進(jìn)入被監(jiān)控區(qū)域時(shí)，該監(jiān)控系統(tǒng)才啟動(dòng)。它的優(yōu)點(diǎn)是按預(yù)定的安全程序執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作（分析是否為合法行為，決定是否需要報(bào)警等），需要結(jié)束該次監(jiān)控狀態(tài)時(shí)，必須執(zhí)行特定的程序方可（如安全管理員輸其個(gè)人安全碼）。

1  防侵入式智能監(jiān)控系統(tǒng)

防侵入式智能監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖1所示。它是由紅外傳感器、監(jiān)視器、中央控制器、記錄設(shè)備及報(bào)警輔助設(shè)備等幾部分組成。當(dāng)有物體進(jìn)入被監(jiān)控區(qū)域時(shí)紅外傳感器給控制系統(tǒng)相應(yīng)的信號(hào)，控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析并自動(dòng)啟動(dòng)所對(duì)應(yīng)的監(jiān)視器，當(dāng)控制系統(tǒng)得到視頻信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)控制記錄設(shè)備進(jìn)行記錄，這樣不但可以節(jié)省記錄媒介，并且可以更進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，亦可降低便攜設(shè)備的能耗。

1.1  熱釋電紅外檢測(cè)電路

雙靈敏元熱釋電紅外傳感器（Pxroelectric IR Sensors）是利用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性來(lái)探測(cè)紅外輻射。采用雙靈敏元互補(bǔ)方法可抑制溫度產(chǎn)生的干擾，提高傳感器的工作穩(wěn)定性。

紅外檢測(cè)電路原理方框圖如圖2所示，它的工作原理是當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測(cè)到人體放出的紅外線時(shí)會(huì)有數(shù) mA的電壓輸出，放大電路對(duì)人體所釋放出的紅外信號(hào)以10 Hz為中心頻率，60-70 dB的幅度來(lái)進(jìn)行放大。被放大后的信號(hào)和一個(gè)基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)大于所設(shè)定的值時(shí)點(diǎn)亮LED指示（即工作指示），經(jīng)延時(shí)回路輸出一個(gè)保持一定時(shí)間的信號(hào)，對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行電流放大，帶動(dòng)勵(lì)磁回路使繼電器工作（即動(dòng)作執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。

1.2  菲涅耳透鏡

紅外傳感電路配合使用菲涅耳透鏡可以有效地增加傳感器的作用范圍。通常利用它和傳感器的不同配合檢測(cè)不同范圍。這里以TY-6510A和球面形菲涅耳透鏡為例簡(jiǎn)要說(shuō)明。

當(dāng)球面形菲涅耳透鏡和傳感器配合使用時(shí)，透鏡上的分割板狀小窗可以進(jìn)行多角度檢測(cè)，如未加透鏡前的視場(chǎng)為120°×110°，增加透鏡后的視場(chǎng)可以達(dá)到150°×110°，此外，由于能量被聚集，可以較好地改善傳感器的輸出，同時(shí)，該透鏡還可以起到對(duì)傳感器的保護(hù)作用（防止太陽(yáng)等高能量體損壞傳感器）。圖3是加有透鏡的傳感器示意圖。

1.3  紅外信號(hào)處理電路

如圖4所示，熱釋電紅外傳感器的額定工作電流In<15mA，工作電壓為2.2-15 V，由4個(gè)運(yùn)放組成2級(jí)放大和1個(gè)比較電路。輔以4個(gè)施密特觸發(fā)器構(gòu)成的延時(shí)電路，在本電路里用的7805提供1個(gè)穩(wěn)定的電源。當(dāng)給傳感器的+Vss端施加穩(wěn)定的5V電壓時(shí)，只要有300-320K的黑體溫度被檢測(cè)到時(shí)，傳感器的輸出電壓通過(guò)連續(xù)兩級(jí)信號(hào)放大，再由比較放大器比較放大，當(dāng)達(dá)到一個(gè)設(shè)定的門限閾值時(shí)就輸出一個(gè)有效的信號(hào)經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器組成的延時(shí)電路，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作（這里是控制繼電器）。

2  單片機(jī)控制電路

PICl6CE62X是美國(guó)MicroChip公司的產(chǎn)品，該系列單片機(jī)除具有在1個(gè)芯片內(nèi)集成了眾多的優(yōu)秀微處理器的特性外，還具有其他獨(dú)特性能，如集成比較器，模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器等，從而使得它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不僅具有掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能還有品質(zhì)高(1.8～6.0V可工作)、壽命長(zhǎng)(最大寫入次數(shù)達(dá)100萬(wàn)次)的特點(diǎn)，更重要的是由單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行控制操作，外部無(wú)法進(jìn)行讀寫，所以具有極高的數(shù)據(jù)保密性。這使其廣泛應(yīng)用于保密性產(chǎn)品如智能IC卡、密碼鎖、電子防盜系統(tǒng)等方面。我們選用PIC16CE62X單片機(jī)，它有1個(gè)內(nèi)置E2RPOM存儲(chǔ)器，使用較為方便。

單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)功能要求為：有數(shù)碼顯示，有簡(jiǎn)單的人機(jī)接口，在無(wú)操作時(shí)能夠顯示當(dāng)前時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)端有信號(hào)時(shí)可以自動(dòng)在E?2RPOM存儲(chǔ)器中記錄當(dāng)前的時(shí)間數(shù)據(jù)，能夠?qū)r(shí)間進(jìn)行設(shè)定，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行檢查和刪除，可以與上位機(jī)進(jìn)行串口通訊。程序流程圖見圖5。

開始對(duì)單片機(jī)進(jìn)行整體復(fù)位,初始化PORTA和PORTB，設(shè)置堆棧指針位和定時(shí)器TIMER0。允許定時(shí)器溢出中斷。之后讀時(shí)鐘發(fā)生器DS1302中的當(dāng)前時(shí)鐘信號(hào)并送至主LED顯示。再檢測(cè)是否有傳感器SENSORS輸出的檢測(cè)信號(hào)，以決定是否需要記錄，用執(zhí)行鍵掃描來(lái)判斷此時(shí)外界有無(wú)新要求的動(dòng)作，以決定是否進(jìn)入鍵掃描程序。為了減小工作量，使用了時(shí)鐘發(fā)生器DS1302，方便地實(shí)現(xiàn)了時(shí)間數(shù)據(jù)的使用和控制。

由于E2PROM的緣故PIC16CE62X相對(duì)于其他的PIC單片機(jī)多了如下幾個(gè)寄存器EECON1，EECON2，EEDATA，EEADR，其中EECON1只使用了它的低5位D0&mdash;D4，分別代表WRRO，WREN，WRERR，EEIF。為了防止因中斷引起的寫操作失敗，我們采取了關(guān)閉中斷的措施。

其中1-7的步驟應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行，因?yàn)樵趯懖僮鞯倪^(guò)程中如果這時(shí)有中斷發(fā)生的話，CPU就會(huì)終止寫操作轉(zhuǎn)而處理中斷任務(wù),而這時(shí)的寫操作不但會(huì)失敗并且還有丟失數(shù)據(jù)的可能，因此在寫操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)首先關(guān)閉總中斷，待等到寫操作完成以后再開放總中斷。

3  結(jié)語(yǔ)

本文所述系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行可以可靠地運(yùn)作。由于保安監(jiān)控系統(tǒng)的安全系數(shù)要求很高，因此，若以這種思路為線索，在實(shí)際應(yīng)用中增加適當(dāng)?shù)妮o助措施并對(duì)其可靠性給予提高，相信會(huì)有一定的商業(yè)價(jià)值。