用C51單片機(jī)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程紅外安防監(jiān)控管理系統(tǒng)

　　摘 要：介紹了基于移動(dòng)GSM\GPRS 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程紅外監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)采用C8051F15 作為核心處理器，完成對(duì)無(wú)線紅外、門磁、煙霧傳感器的數(shù)據(jù)采集；通過(guò)嵌入TCP\IP 協(xié)議的GPRS 模塊，完成與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)傳輸；安裝基于B/S 結(jié)構(gòu)的集中監(jiān)控中心的終端監(jiān)控軟件，完成上行的告警查詢、下行遠(yuǎn)程控制等。最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)辦公場(chǎng)所的安全提出了更高的要求。特別對(duì)于企業(yè)而言，防火防盜更是必不可少的安全防范事件。針對(duì)傳統(tǒng)的安防成本比較高、且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、集中管理控制困難、難以對(duì)安全隱患問(wèn)題進(jìn)行排查預(yù)警等情況； 現(xiàn)基于單片機(jī)技術(shù)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)出一種實(shí)時(shí)、無(wú)線、便于管理、成本低廉的主動(dòng)防護(hù)遠(yuǎn)程紅外監(jiān)控管理系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)組成及功能

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　整個(gè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控端、移動(dòng)傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心三部分組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控端包括監(jiān)控主機(jī)、傳感器（包括紅外傳感器、煙霧傳感器和門磁傳感器）、攝像頭和GPRS 通信模塊。傳輸網(wǎng)絡(luò)借由移動(dòng)通信的GSM\GPRS 網(wǎng)絡(luò)，完成遠(yuǎn)程通信。監(jiān)控中心由可靠的DCN/DDN 專線、監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及手機(jī)、無(wú)線瀏覽器等組成，網(wǎng)上運(yùn)行TCP/IP 協(xié)議。

　　1.2 系統(tǒng)功能

　　以單片機(jī)為核心處理芯片的監(jiān)控主機(jī)將采集到的傳感器的輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析、檢測(cè)和識(shí)別后，將告警信息本地存儲(chǔ)并通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心；經(jīng)過(guò)監(jiān)控中心的應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的程序處理和分析后，將告警短信和彩信發(fā)送到使用者的手機(jī)上，使用者可以通過(guò)Internet 或者手機(jī)WAP上網(wǎng)就可直接瀏覽、查詢監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)和狀態(tài)。

　　手機(jī)、計(jì)算機(jī)發(fā)出的有權(quán)限的控制命令通過(guò)ZSM\GPRS 和Internet 傳輸?shù)奖O(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控主機(jī)執(zhí)行。

　　圖1 系統(tǒng)工作原理圖

　　2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控端

　　2.1 硬件組成

　　現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控端為獨(dú)立監(jiān)控子系統(tǒng)，主要硬件組成是監(jiān)控主機(jī)（主控芯片為F8051C015）、GPRS 通訊模塊（西門子MC35i）和無(wú)線傳感器。它可以采集紅外、門磁、煙感、視頻抓拍等設(shè)備的狀態(tài)及環(huán)境參數(shù)；采用USSD、SMS、GPRS 結(jié)合Internet 的傳輸方式將數(shù)據(jù)定期上傳集中監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)上傳告警信息；接收并實(shí)時(shí)處理網(wǎng)絡(luò)用戶或者手機(jī)用戶通過(guò)集中監(jiān)控中心下發(fā)的控制命令。

　　2.1.1 監(jiān)控主機(jī)

　　監(jiān)控主機(jī)通過(guò)16 路DI 口控制數(shù)字量采集單元，15 路AD 口控制模擬量采集單元，UART0 口連接GPRS 通訊模塊， UART1 口連接掉電復(fù)位模塊AT89C2051;通過(guò)RS232\RS485 連接1-4 路的視頻抓拍監(jiān)控板，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或者連接其他的接口單元；SMBUS 總線連接遠(yuǎn)程升級(jí)單元，1-4 路的開(kāi)關(guān)電源接口板，連接UPS 電源接口板，連接電機(jī)接口板，1-4路的視頻抓拍監(jiān)控接口板。

　　圖2 硬件組成架構(gòu)圖

　　監(jiān)控主機(jī)的核心部分是C8051F015 單片機(jī)，它的P34 與MC35i 的15 腳（IGT）相連接，用于開(kāi)啟MC35i 模塊；C8051F015 的TXD\RXD 腳和MC35i的TX0/RX0 相連， 進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出； MC35i模塊通過(guò)RS-232 接口各引腳輸出的信號(hào)有RXD、CTS、DSR、DCD、RING，輸入的信號(hào)為TXD、RTS、DTR.MC35i 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T RS-232 接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS 電平（2.65 V） 。數(shù)據(jù)接口配置為8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無(wú)校驗(yàn)位。C8051F015 片內(nèi)集成了2304 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和32K 字節(jié)的閃存，10 位的ADC 模塊和兩個(gè)12 位的DAC 和兩個(gè)模擬比較器，外部有豐富的I/O 資源，內(nèi)部有一個(gè)全雙工UART、SPI 總線和I2C/SMBus，可實(shí)現(xiàn)和外部的通訊。它帶有交叉開(kāi)關(guān)模塊，通過(guò)設(shè)置可以控制寄存器將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為出現(xiàn)在端口I/O 引腳。這就允許用戶根據(jù)自己的需求選擇通用端口I/O 組合，簡(jiǎn)化硬件電路上的設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性，降低生產(chǎn)成本。