單片機智能監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)代社會中監(jiān)控系統(tǒng)已被廣泛應用于各個領(lǐng)域，如工業(yè)現(xiàn)場監(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（如傳統(tǒng)VCR（VIDEO CASSETTE RECORDER）所記錄的視頻信號），他們在對某一對象進行監(jiān)控時一般采用24 h不間斷方式。這樣當我們需要對所記錄圖像信號進行查詢時，往往需要花費許多時間在整卷錄像帶中尋找有價值的畫面，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)量相對較差。對于像銀行金庫、警局武器庫等這種小人群、少流動的特殊場合，由于所監(jiān)視范圍很小，對進入的人也有嚴格的限制，故而采用上述不間斷監(jiān)控方法并非合適。為此，我們設計了這樣一種智能監(jiān)控系統(tǒng)，只有當有物體進入被監(jiān)控區(qū)域時，該監(jiān)控系統(tǒng)才啟動。它的優(yōu)點是按預定的安全程序執(zhí)行相應的動作（分析是否為合法行為，決定是否需要報警等），需要結(jié)束該次監(jiān)控狀態(tài)時，必須執(zhí)行特定的程序方可（如安全管理員輸其個人安全碼）。

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、記錄設備及報警輔助設備等幾部分組成。當有物體進入被監(jiān)控區(qū)域時紅外傳感器給控制系統(tǒng)相應的信號，控制系統(tǒng)對信號進行分析并自動啟動所對應的監(jiān)視器，當控制系統(tǒng)得到視頻信號時，系統(tǒng)控制記錄設備進行記錄，這樣不但可以節(jié)省記錄媒介，并且可以更進一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，亦可降低便攜設備的能耗。

1.1  熱釋電紅外檢測電路

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探測紅外輻射。采用雙靈敏元互補方法可抑制溫度產(chǎn)生的干擾，提高傳感器的工作穩(wěn)定性。

紅外檢測電路原理方框圖如圖2所示，它的工作原理是當熱釋電紅外傳感器檢測到人體放出的紅外線時會有數(shù) mA的電壓輸出，放大電路對人體所釋放出的紅外信號以10 Hz為中心頻率，60-70 dB的幅度來進行放大。被放大后的信號和一個基準電壓比較，當大于所設定的值時點亮LED指示（即工作指示），經(jīng)延時回路輸出一個保持一定時間的信號，對這個信號進行電流放大，帶動勵磁回路使繼電器工作（即動作執(zhí)行機構(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不同范圍。這里以TY-6510A和球面形菲涅耳透鏡為例簡要說明。

當球面形菲涅耳透鏡和傳感器配合使用時，透鏡上的分割板狀小窗可以進行多角度檢測，如未加透鏡前的視場為120°×110°，增加透鏡后的視場可以達到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，該透鏡還可以起到對傳感器的保護作用（防止太陽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個運放組成2級放大和1個比較電路。輔以4個施密特觸發(fā)器構(gòu)成的延時電路，在本電路里用的7805提供1個穩(wěn)定的電源。當給傳感器的+Vss端施加穩(wěn)定的5V電壓時，只要有300-320K的黑體溫度被檢測到時，傳感器的輸出電壓通過連續(xù)兩級信號放大，再由比較放大器比較放大，當達到一個設定的門限閾值時就輸出一個有效的信號經(jīng)過施密特觸發(fā)器組成的延時電路，使執(zhí)行機構(gòu)動作（這里是控制繼電器）。

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2  單片機控制電路

PICl6CE62X是美國MicroChip公司的產(chǎn)品，該系列單片機除具有在1個芯片內(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，從而使得它的應用領(lǐng)域非常廣泛。E2PROM數(shù)據(jù)存儲器不僅具有掉電數(shù)據(jù)保護功能還有品質(zhì)高(1.8～6.0V可工作)、壽命長(最大寫入次數(shù)達100萬次)的特點，更重要的是由單片機內(nèi)部進行控制操作，外部無法進行讀寫，所以具有極高的數(shù)據(jù)保密性。這使其廣泛應用于保密性產(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，它有1個內(nèi)置E2RPOM存儲器，使用較為方便。

單片機控制電路設計功能要求為：有數(shù)碼顯示，有簡單的人機接口，在無操作時能夠顯示當前時間，當檢測端有信號時可以自動在E?2RPOM存儲器中記錄當前的時間數(shù)據(jù)，能夠?qū)r間進行設定，能夠?qū)?shù)據(jù)進行檢查和刪除，可以與上位機進行串口通訊。程序流程圖見圖5。

開始對單片機進行整體復位,初始化PORTA和PORTB，設置堆棧指針位和定時器TIMER0。允許定時器溢出中斷。之后讀時鐘發(fā)生器DS1302中的當前時鐘信號并送至主LED顯示。再檢測是否有傳感器SENSORS輸出的檢測信號，以決定是否需要記錄，用執(zhí)行鍵掃描來判斷此時外界有無新要求的動作，以決定是否進入鍵掃描程序。為了減小工作量，使用了時鐘發(fā)生器DS1302，方便地實現(xiàn)了時間數(shù)據(jù)的使用和控制。

由于E2PROM的緣故PIC16CE62X相對于其他的PIC單片機多了如下幾個寄存器EECON1，EECON2，EEDATA，EEADR，其中EECON1只使用了它的低5位D0—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的步驟應該嚴格執(zhí)行，因為在寫操作的過程中如果這時有中斷發(fā)生的話，CPU就會終止寫操作轉(zhuǎn)而處理中斷任務,而這時的寫操作不但會失敗并且還有丟失數(shù)據(jù)的可能，因此在寫操作過程中應當首先關(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

本文所述系統(tǒng)已實現(xiàn)，在實驗室運行可以可靠地運作。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，在實際應用中增加適當?shù)妮o助措施并對其可靠性給予提高，相信會有一定的商業(yè)價值。