MMS實(shí)現(xiàn)即時(shí)報(bào)警系統(tǒng)

　　引言

　　目前，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各式各樣的智能家居控制系統(tǒng)，說明家居安防越來越受重視，即時(shí)報(bào)警系統(tǒng)不可或缺。本文設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)以即時(shí)報(bào)警為理念，即時(shí)將報(bào)警系統(tǒng)抓拍的罪犯圖像以MMS(Multimedia Messaging Service,彩信)形式發(fā)送給用戶，從而讓用戶及時(shí)掌握家中動(dòng)態(tài)，為破案提供直接證據(jù)。本系統(tǒng)同時(shí)能與用戶語(yǔ)音交互，用戶可以主動(dòng)要求系統(tǒng)抓拍室內(nèi)當(dāng)前圖像。

　　1 系統(tǒng)的工作原理

　　1.1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)應(yīng)該全面考慮系統(tǒng)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(xiàn)的可行方案。經(jīng)過反復(fù)對(duì)比，考慮到節(jié)約整體成本，系統(tǒng)以Atmel公司生產(chǎn)的AVR系列ATmega16L單片機(jī)為控制核心，并選用低功耗和低成本的功能器件。經(jīng)過調(diào)查研究，從技術(shù)上認(rèn)真分析，認(rèn)為需滿足下列5條技術(shù)要求，方能實(shí)現(xiàn)功能完善、即時(shí)報(bào)警這兩個(gè)主要目標(biāo)。

　　①報(bào)警系統(tǒng)靈敏度要高，能即時(shí)向用戶發(fā)送警情;

　?、趫?bào)警地點(diǎn)與被呼叫對(duì)象(用戶)之間的空間距離應(yīng)不受限制;

　?、勰軌蚺c用戶進(jìn)行語(yǔ)音交互;

　　④如因故死機(jī)，應(yīng)能正常恢復(fù)運(yùn)行;

　?、菡麄€(gè)系統(tǒng)應(yīng)能隱蔽安裝，不易被罪犯發(fā)覺破壞。

　　1.2 系統(tǒng)框圖

　　即時(shí)報(bào)警系統(tǒng)由AVR單片機(jī)ATmega16L、語(yǔ)音模塊、GPRS模塊、DTMF譯碼電路、人體熱紅外感應(yīng)電路和圖像采集模塊組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

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　　圖1 系統(tǒng)框圖

　　1.3 系統(tǒng)主要功能

　　①當(dāng)人體熱紅外感應(yīng)探頭感應(yīng)到人體熱紅外線時(shí)，便會(huì)啟動(dòng)人體熱紅外感應(yīng)電路產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，并傳送給主控單片機(jī)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GPRS模塊發(fā)送給用戶指定的手機(jī)號(hào)碼;發(fā)送完后給用戶打電話，語(yǔ)音通知用戶報(bào)警。

　?、谟脩艨梢灾鲃?dòng)給系統(tǒng)撥號(hào)，系統(tǒng)與用戶語(yǔ)音交互，接受用戶控制，如設(shè)定報(bào)警號(hào)碼、要求抓拍圖片等。

　　2 主要功能模塊硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1 主控芯片電路

　　ATmega16L單片機(jī)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(jié)構(gòu)，內(nèi)部有大容量的ROM、RAM、Flash和EEPROM,集成4通道PWM和SPI串行外設(shè)接口，有兩個(gè)可編程的串行UART和豐富的片內(nèi)/片外中斷引腳。

　　2.2 人體熱紅外感應(yīng)電路

　　此部分電路以熱釋電紅外傳感器和紅外傳感信號(hào)處理器BISS0001為核心，熱釋電紅外傳感器是一種能夠感應(yīng)人體靠近或遠(yuǎn)離的傳感器，將人體紅外熱輻射信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。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(zhǎng)紅外線。熱釋電紅外傳感器通過菲涅爾透鏡將熱釋的紅外信號(hào)聚焦在熱釋電紅外傳感器(PIR)上。熱釋電紅外傳感器將透過濾光晶片的紅外輻射能量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，即熱電轉(zhuǎn)換。因此在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)內(nèi)，當(dāng)無人體移動(dòng)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)到的只是背景溫度;當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)，熱釋電紅外感應(yīng)器感應(yīng)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(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，可以判斷出是否有人進(jìn)入警戒區(qū)。人體熱紅外感應(yīng)電路如圖2所示，主控器通過與SING端相連的輸入端口的高低電平來判斷是否有人進(jìn)入警戒區(qū)。

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　　圖2 體熱紅外感應(yīng)電路

　　PIR將熱電轉(zhuǎn)換的電信號(hào)由S腳傳送到第一級(jí)運(yùn)放的1IN+腳，運(yùn)算放大器OP1(1IN-、1IN+為差分輸入端)組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大，然后耦合給運(yùn)算放大器OP2(2IN-為反相輸入端)，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)將直流電位抬高(≈0.5VDD)后，BISS0001內(nèi)部將輸出信號(hào)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(hào)。由于BISS0001內(nèi)部VH≈0.7VDD,VL≈0.3VDD,所以當(dāng)VDD=5 V時(shí)，可有效抑制±1 V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。BISS0001具有感應(yīng)封鎖時(shí)間：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后(高電平變成低電平)，可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何感應(yīng)信號(hào)。

　　由此，當(dāng)有人進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)，信號(hào)輸出引腳SING將變?yōu)楦唠娖?，而無人時(shí)則變?yōu)榈碗娖健Ｎ⑻幚砥?a target="_blank">檢測(cè)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(qū)。

　　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(duì)圖像采集和處理應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)數(shù)字圖像處理芯片。通過對(duì)來自CMOS傳感器的視頻信號(hào)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(qiáng)處理、圖像噪聲智能預(yù)測(cè)與抑制等先進(jìn)技術(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)CCIR656接口輸出高質(zhì)量的數(shù)字視頻信號(hào)，供外部處理器進(jìn)行壓縮和處理。

　　系統(tǒng)MCU通過SPI接口與VC0706連接，依據(jù)VC0706的內(nèi)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：

　　①M(fèi)aster mode,VC0706作為SPI的主設(shè)備，主要用于連接SPI Flash或者其他SPI從設(shè)備;

　　②Slave mode,VC0706作為SPI的從設(shè)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(zhǎng)度。

　　VC0706支持的SPI時(shí)序如圖3所示。

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　　圖3 VC0706支持的SPI時(shí)序圖

　　2.3.2 從VC0706讀取圖像

　　MCU要通過SPI讀取VC0706采集的視頻圖像，依據(jù)VC0706的內(nèi)部通信協(xié)議進(jìn)行通信，其步驟如下：

　　①發(fā)送FBUF_CTRL命令，參數(shù)為0x00,來停止當(dāng)前幀更新。

　?、诎l(fā)送GET_FBUF_LEN命令來獲取當(dāng)前幀中圖像的長(zhǎng)度。

　?、郯l(fā)送READ_FBUF命令來讀取圖像數(shù)據(jù)。READ_FBUF命令中參數(shù)設(shè)置為：FBUF幀類型設(shè)置為0x00;操作方式設(shè)置為0x0F;起始地址設(shè)置為0x00;數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)置間用于在數(shù)據(jù)和命令回復(fù)之間添加延遲，以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和命令回復(fù)，默認(rèn)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(yīng)，回應(yīng)正確則等待接收VC0706發(fā)送的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)接收完畢后，VC0706會(huì)再次發(fā)送命令回復(fù)，通知外部主控MCU數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送完畢。

　?、葑x取完畢后，發(fā)送FBUF_CTRL命令，參數(shù)為0x02,來回復(fù)幀的更新。