摘要：文章介紹了除具有基本視頻監(jiān)控及開(kāi)關(guān)量自動(dòng)報(bào)警功能外，還實(shí)現(xiàn)了報(bào)警信息短信群發(fā)和多報(bào)警多任務(wù)緩存處理、USB讀寫(xiě)、專用處理板遠(yuǎn)程圖像傳輸及遠(yuǎn)程操作的多功能安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)由主控芯片和副控芯片及外圍電路組成，主控與副控之間通過(guò)并口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；其中主控部分完成對(duì)報(bào)警信號(hào)處理，控制面板操作處理、與專用處理板的互通。副芯片部分完成控制云臺(tái)動(dòng)作，發(fā)送報(bào)警短信，執(zhí)行USB讀寫(xiě)等功能。系統(tǒng)強(qiáng)大的功能，智能化的設(shè)計(jì)，相對(duì)目前市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于高要求的遠(yuǎn)程無(wú)人值守安防監(jiān)控場(chǎng)合。
關(guān)鍵詞： 視頻監(jiān)控系統(tǒng)；自動(dòng)報(bào)警；短信群發(fā)；USB
中圖分類(lèi)號(hào)：TP273     文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Abstract ：This article introduced a kind of multi-functional auto-alarm system，which not only have the basic video frequency function and switch quantity auto-alarm function, but also can implement short alarm message group-sending , multi-task and multi-alarm buffer processing, USB read-write, image transmission and remote operation of the special processing board. The system consists of main chip, vice chip and peripheral circuit. The data exchanges between the main chip and the vice chip by parallel interface. The function of the main chip includes alarm signals processing, the control panel operation and the communication with the special processing board. The function of the vice-chip includes tripod motion control, short alarm message service, USB read-write, etc. Compared to the similar products in the present market, this system has obvious superiority in strong function and intellectualized design，it can be broadly applied in high-quality remote unattended auto-alarm surveillance.
Key words: Video supervisory system; Auto-alarm; Multi-SMS sending; USB

一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述及硬件模塊設(shè)計(jì)

    隨著技術(shù)的發(fā)展，簡(jiǎn)單的攝像頭接顯示器監(jiān)控方式已經(jīng)不能滿足高等級(jí)監(jiān)控的要求。本文介紹的視頻安防控制系統(tǒng)，不但具備普通視頻安防產(chǎn)品最基本的視頻監(jiān)控，自動(dòng)報(bào)警功能（能夠兼容開(kāi)路報(bào)警和閉路報(bào)警兩種報(bào)警信號(hào)輸入方式），同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了報(bào)警短信群發(fā)，報(bào)警信息自動(dòng)存儲(chǔ)，多路報(bào)警緩存，報(bào)警數(shù)據(jù)USB存取，與上位機(jī)遠(yuǎn)程圖像傳輸及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)產(chǎn)品的不足，該視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)功能強(qiáng)大，性能優(yōu)異，可以滿足軍事、無(wú)人值守自動(dòng)氣象站等高標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用要求。

    圖1為安防控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖，系統(tǒng)含視頻信號(hào)選擇處理、控制面板、系統(tǒng)控制、信號(hào)報(bào)警處理四大部分。由兩片STC89C58RD+單片機(jī)為控制核心，負(fù)責(zé)系統(tǒng)各種功能的實(shí)現(xiàn)；該單片機(jī)不僅程序存儲(chǔ)容量大（32k），具有1K的RAM空間，而且可以利用串口下載程序，便于以后在線升級(jí)。

    其中主控芯片負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：檢測(cè)副控與專用處理板工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)的工作；檢測(cè)報(bào)警輸入并實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制輸出以及報(bào)警信息處理；DS1302時(shí)鐘芯片的管理，獲取時(shí)間并在控制面板數(shù)碼管上顯示時(shí)間，以及自動(dòng)更正時(shí)間；管理手機(jī)號(hào)碼，控制面板人機(jī)界面的處理；與專用處理板和副控芯片進(jìn)行報(bào)警等信息的收發(fā)處理；利用EEPROM存儲(chǔ)報(bào)警數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息自動(dòng)存儲(chǔ)（做多6千條），多任務(wù)多報(bào)警緩存；負(fù)責(zé)開(kāi)機(jī)自檢等功能。

    副控芯片主要負(fù)責(zé)USB檢測(cè)和讀寫(xiě)功能，執(zhí)行來(lái)自主控芯片命令和接收數(shù)據(jù)，利用GSM模塊群發(fā)短信；以及依據(jù)Percol協(xié)議解析發(fā)送指令，控制云臺(tái)的動(dòng)作。除此之外，副控芯片還要負(fù)責(zé)在開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)獲取不同地區(qū)短信中心號(hào)碼，確定GSM模塊工作狀態(tài)和通訊網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，適應(yīng)不同地區(qū)的應(yīng)用要求；在發(fā)生報(bào)警時(shí)，如果啟用了發(fā)送短信功能，主控芯片會(huì)發(fā)送報(bào)警信息到副控芯片，而副控芯片會(huì)將報(bào)警信息數(shù)據(jù)整合成符合短信格式的數(shù)據(jù)包，發(fā)送到GSM模塊。而當(dāng)值班人員解除報(bào)警后，副控芯片也可選擇發(fā)送短信告知遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，提示現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警已經(jīng)解除處理。

    視頻安防控制部分可監(jiān)控8路輸入視頻信號(hào)，分別經(jīng)MAX4090進(jìn)行抗干擾處理及阻抗匹配后，一方面產(chǎn)生四路視頻輸出，供安防人員查看安防現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)圖像；另一方面?zhèn)鬏數(shù)较到y(tǒng)視頻信號(hào)選擇電路；經(jīng)八選一信號(hào)自動(dòng)切換選擇，在公共視頻端輸出一路視頻信號(hào)，通過(guò)視頻專用處理板對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化壓縮處理存儲(chǔ)（自帶移動(dòng)硬盤(pán)），并按要求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信息。視頻處理電路設(shè)計(jì)使用交流耦合輸出方式，接收電路在輸入端建立共模電平，該電平獨(dú)立于輸入視頻信號(hào)的直流電平；設(shè)計(jì)中75Ω的串聯(lián)電阻盡可能近地靠近輸出端，隔離從輸出端產(chǎn)生的下行寄生干擾，提供最佳的信號(hào)。

    視頻信號(hào)專用處理板實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻信號(hào)數(shù)字化處理以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸、對(duì)來(lái)自遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)命令的接收及應(yīng)答處理、和安防控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換處理等；該處理板為外購(gòu)成品板，由于篇幅限制，設(shè)計(jì)中涉及的遠(yuǎn)程上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)及專用處理板的應(yīng)用開(kāi)發(fā)在此不作介紹，文章重點(diǎn)介紹基于單片機(jī)的安防控制系統(tǒng)本體的設(shè)計(jì)。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

    系統(tǒng)工作時(shí)實(shí)時(shí)接收處理視頻信號(hào)，報(bào)警輸入電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前端報(bào)警信息，當(dāng)有開(kāi)關(guān)量報(bào)警觸發(fā)時(shí)，主控芯片做出響應(yīng)，并通過(guò)副控向GSM模塊發(fā)送短信息，通知安防值班管理人員。在系統(tǒng)顯示面板及上位機(jī)監(jiān)控中心，安防人員可以設(shè)置安防系統(tǒng)的工作環(huán)境，如手機(jī)號(hào)碼設(shè)置、開(kāi)機(jī)默認(rèn)視頻源設(shè)置、報(bào)警輸出控制設(shè)置等。在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守的安防控制系統(tǒng)平臺(tái)中，需要記錄某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)及其出現(xiàn)的時(shí)間，設(shè)計(jì)中選擇DS1302作為系統(tǒng)工作時(shí)鐘芯片。

二、硬件設(shè)計(jì)幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的處理

2.1  報(bào)警檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)

    報(bào)警信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵之一，要求帶光電隔離，以有效去除干擾信號(hào)，提高系統(tǒng)的防雷等級(jí)及可靠性；能夠兼容開(kāi)路報(bào)警和閉路報(bào)警方式；帶有自檢功能，當(dāng)出現(xiàn)剪斷或短路報(bào)警輸入信號(hào)線路的破壞時(shí)，能自動(dòng)報(bào)警。本設(shè)計(jì)的前端報(bào)警檢測(cè)電路設(shè)計(jì)精巧，結(jié)構(gòu)靈活，能夠達(dá)到以上要求；如同時(shí)兼容開(kāi)路報(bào)警和閉路報(bào)警，解決了同類(lèi)設(shè)備均需要區(qū)分監(jiān)控設(shè)備報(bào)警方式，調(diào)整設(shè)備安裝設(shè)置的麻煩；具有很高推廣價(jià)值和先進(jìn)性。

    圖2為前端電路圖，其中A端為信號(hào)測(cè)試端，B點(diǎn)為外接報(bào)警線路輸入端，C點(diǎn)為報(bào)警信號(hào)到單片機(jī)的數(shù)字輸入端，接至主控芯片的P2口，TLP421-2為雙光耦，二組光耦輸入的上半部光電二極管正端及下半部光電二極管負(fù)端接6V，以兼容不同形態(tài)的輸入方式，雙光耦的輸出OC門(mén)并聯(lián)，只要任意一組導(dǎo)通，C端將出現(xiàn)低電平，向單片機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，其中二極管D2、D3的作用是提高雙光耦輸入端的導(dǎo)通門(mén)檻，提高輸入電路的抗干擾能力，避免因器件差異性等原因造成的誤報(bào)警。下面針對(duì)電路設(shè)計(jì)兼容的自檢、常開(kāi)、常閉、防破壞四種方式進(jìn)行介紹（只介紹單輸入回路）。

圖2 報(bào)警檢測(cè)原理圖

A、自檢電路

    當(dāng)設(shè)計(jì)測(cè)試端A點(diǎn)有+12V電壓時(shí)，雙光耦TLP421的下半部光耦導(dǎo)通，使C端出現(xiàn)低電平。具體運(yùn)用時(shí)系統(tǒng)每次開(kāi)機(jī)都會(huì)有一次自檢的過(guò)程，進(jìn)行對(duì)各個(gè)報(bào)警點(diǎn)輸入輸出電路的測(cè)試，測(cè)試首先程控三極管開(kāi)關(guān)電路向A端提供12V電源，模擬外界報(bào)警輸入，以便檢測(cè)各報(bào)警檢測(cè)電路及信號(hào)處理是否正常。如圖2所示，當(dāng)測(cè)試端A點(diǎn)有較高電壓（12V）大于下半部光耦輸入負(fù)端電壓+6V時(shí)，二極管D1、D2導(dǎo)通，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)下半部光耦的電流；此時(shí)雙光耦的下半部輸入光電二極管導(dǎo)通發(fā)光，對(duì)應(yīng)下半部光耦輸出OC門(mén)導(dǎo)通，接I/O口的C端呈現(xiàn)低電平，單片機(jī)認(rèn)為該點(diǎn)產(chǎn)生了報(bào)警并進(jìn)行處理，檢測(cè)正常；反之自檢通不過(guò)，系統(tǒng)發(fā)出自檢故障報(bào)警。

B、常開(kāi)電路

    在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警接點(diǎn)常開(kāi)情況下（如圖3），安裝時(shí)報(bào)警檢測(cè)開(kāi)關(guān)與R3并聯(lián)后連接至B端。開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電阻R1與R3分壓（R1= R3），B點(diǎn)的電壓約為6V，由于雙光耦一端接到+6V電壓上，二個(gè)光耦輸入光電二極管兩端電壓相近，光耦不導(dǎo)通，C端輸出高電平，系統(tǒng)無(wú)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警發(fā)生開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，R3被短路，B端出現(xiàn)低電平0V，6V電壓經(jīng)雙光耦的上半部分、二極管D3及R2到地導(dǎo)通，C端出現(xiàn)低電平，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

圖3 常開(kāi)電路

C、常閉電路

    在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警接點(diǎn)常閉情況下（如圖4），安裝時(shí)報(bào)警檢測(cè)開(kāi)關(guān)與R3串聯(lián)后連接至B端，在正常情況下，B端通過(guò)R3及外接報(bào)警檢測(cè)點(diǎn)到地形成回路，R1和R3分壓（R1= R3），此時(shí)B端電壓約為+6V，B端電壓與二個(gè)輸入光電二極管一端電壓相近，雙光耦處于截止?fàn)顟B(tài)，不發(fā)生作用，C端為高電平，系統(tǒng)無(wú)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警發(fā)生時(shí)，報(bào)警開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，B端出現(xiàn)高電平大于+6V，輸入光耦下半部負(fù)端接到+6V電壓上；12V電壓經(jīng)電阻R1、R2、二極管D2及雙光耦的下半部分到6V電源形成電流回路；雙光耦的下半部分導(dǎo)通，C端出現(xiàn)低電平，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

圖4 常閉電路

D、線路破壞監(jiān)測(cè)

    從以上介紹的報(bào)警輸入電路中可以看出，正常無(wú)報(bào)警情況下，B端電壓約為+6V（不管是針對(duì)常開(kāi)或常閉電路），當(dāng)發(fā)生外部設(shè)備被盜竊、割斷或者斷路破壞時(shí)， B端對(duì)地開(kāi)路，B端的電壓大于光耦下半部負(fù)端電壓+6V，此時(shí)12V經(jīng)R1、R2、D2、雙光耦的下半部分到地導(dǎo)通形成回路，下半部光耦導(dǎo)通，C端呈現(xiàn)低電平，單片機(jī)認(rèn)為該點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)警,并做出相應(yīng)的報(bào)警提示。

    當(dāng)外部設(shè)備被短接到地破壞時(shí)（R3裝在開(kāi)關(guān)內(nèi)也被短路），B端電壓為零，B端的電壓小于上半部光耦正端電壓+6V，此時(shí)有電流通過(guò)上半部光耦經(jīng)D3、R2到地形成回路， 上半部光耦工作，C端呈現(xiàn)低電平，單片機(jī)認(rèn)為該點(diǎn)產(chǎn)生報(bào)警，并做出相應(yīng)的報(bào)警提示。

2．2 存儲(chǔ)器、串口的共享復(fù)用及系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)

    在圖5中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)擴(kuò)展了兩片AT24C256 EEPROM芯片，存儲(chǔ)容量為32K，存儲(chǔ)器內(nèi)容可以電擦除，反復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及掉電保護(hù)；主控芯片和副控芯片共享EEPROM，減少了數(shù)據(jù)傳輸量，提高了工作效率，間接解決了主控芯片和副控芯片之間存在大量數(shù)據(jù)交換緩沖的問(wèn)題。兩片單片機(jī)通過(guò)I/O口模擬I2C總線與兩片AT24C256相連接，都可以對(duì)EEPROM芯片進(jìn)行讀寫(xiě)；復(fù)用EEPROM芯片，共享系統(tǒng)運(yùn)行及歷史報(bào)警信息；但如果兩個(gè)芯片同時(shí)讀寫(xiě)EEPROM芯片，單片機(jī)會(huì)產(chǎn)生死機(jī)現(xiàn)象，因此需要由主控芯片配合握手信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)，保證不會(huì)出現(xiàn)兩片單片機(jī)同時(shí)讀或者寫(xiě)EEPROM芯片的情況出現(xiàn)。

圖5 EEPROM復(fù)用框圖

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)為解決控制CPU的I/O口不足的問(wèn)題，在控制面板設(shè)計(jì)中選擇了專用的ZLG7290鍵盤(pán)及LED 驅(qū)動(dòng)芯片，它可以驅(qū)動(dòng)8 位共陰數(shù)碼管（或64 只獨(dú)立LED ）燈）和64 個(gè)按鍵。圖6中ZLG7290通過(guò)四根I/O口與主控芯片相連接，作為人機(jī)界面的主控芯片，具有數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、按鍵實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中斷觸發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)控制操作，顯示當(dāng)前時(shí)間、系統(tǒng)運(yùn)行狀況、報(bào)警點(diǎn)狀態(tài)、短信模塊工作狀態(tài)、USB接口狀態(tài)信息、人機(jī)互動(dòng)信息等。在系統(tǒng)工作時(shí)，不僅可以通過(guò)專用處理板對(duì)系統(tǒng)工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，對(duì)視頻設(shè)備進(jìn)行操作控制，而且可以利用下位機(jī)的按鍵操作面板相似的操作，如報(bào)警視頻源設(shè)置、報(bào)警超時(shí)設(shè)置、手機(jī)號(hào)碼設(shè)置、云臺(tái)控制等。

圖6 控制面板功能框圖

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要用到多個(gè)串口，為解決串口的不足，采用二種分時(shí)復(fù)用方式，分別為手動(dòng)跳線復(fù)用和采用CD4052自動(dòng)切換復(fù)用。二片CPU不僅要為以后的產(chǎn)品升級(jí)留出下載程序接口，同時(shí)要為相關(guān)外圍電路提供串口。其中主控芯片要與專用處理板通訊；副控芯片不但要通過(guò)RS232串口發(fā)送AT指令和數(shù)據(jù)到GSM模塊，還要通過(guò)串口經(jīng)MAX485轉(zhuǎn)換發(fā)送云臺(tái)控制指令。手動(dòng)跳線復(fù)用主要是由于更新下載程序時(shí)，系統(tǒng)控制CPU處于相當(dāng)于裸機(jī)的狀態(tài)，無(wú)法通過(guò)4052進(jìn)行程控切換，二片CPU都采用手動(dòng)跳線的方式來(lái)解決串口下載轉(zhuǎn)換問(wèn)題（只在產(chǎn)品出廠及現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)時(shí)需要）。程序運(yùn)行過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)發(fā)送是由內(nèi)部程序分時(shí)進(jìn)行的，二片CPU都采用CD4052根據(jù)需要自動(dòng)切換到相應(yīng)的端口，實(shí)現(xiàn)串口分時(shí)復(fù)用。

2．3  USB接口的設(shè)計(jì)

    帶USB接口的設(shè)備使用方便，性價(jià)比高，在本系統(tǒng)中用于下載重要的歷史報(bào)警記錄數(shù)據(jù)（保存在EEPROM中），以方便安防工作人員查閱分析，設(shè)計(jì)采用CH375B芯片作為USB接口控制芯片（見(jiàn)圖7）。CH375B 是一個(gè)USB總線的通用接口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)的系統(tǒng)總線上；在USB主機(jī)方式下， CH375還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)相連接。在本系統(tǒng)中，CH375芯片是通過(guò)并行方式連接到副控芯片的，CH375的TXD引腳通過(guò)1KΩ電阻接地，從而使CH375工作于并口方式；這種連接方式極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸速率及使用可靠性。

圖7   USB接口電路框圖

2.4 副控芯片與主控芯片之間的通訊

    在本系統(tǒng)中使用了兩片單片機(jī)，以解決工作實(shí)時(shí)性要求以及I/O口資源不足的問(wèn)題。由于主控和副控芯片串口被外圍設(shè)備占用，所以主控與副控芯片的通訊采用普通I/O口并行連接，即主控芯片的P0口與副控芯片的P2口相連接，另外，主控芯片INT1中斷口連接到副控芯片的INT1，作為數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)絡(luò)信號(hào)，提高了數(shù)據(jù)傳送速率。

    副控芯片與主控芯片之間主要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是報(bào)警信息和云臺(tái)操作命令及二者的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。主控芯片控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和協(xié)調(diào)，當(dāng)有報(bào)警情況發(fā)生時(shí)，主控芯片自動(dòng)記錄報(bào)警信息，執(zhí)行設(shè)定的報(bào)警輸出等，并且把報(bào)警信息發(fā)送到副控芯片，以便將報(bào)警信息整合成短信格式發(fā)送到設(shè)定的手機(jī)號(hào)碼上。當(dāng)有控制面板或者來(lái)自網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操作命令（經(jīng)專用處理板接收轉(zhuǎn)發(fā)）操作云臺(tái)時(shí)，主控芯片會(huì)將接收到的命令發(fā)送到副控芯片，副控芯片根據(jù)收到的數(shù)據(jù)解析出Percol指令，控制云臺(tái)動(dòng)作。

    當(dāng)有移動(dòng)存儲(chǔ)工具（U盤(pán)）接入時(shí)，有大量的數(shù)據(jù)將被發(fā)送到USB移動(dòng)存儲(chǔ)外設(shè)，如果這時(shí)主控芯片對(duì)EEPROM進(jìn)行操作，將對(duì)USB拷貝進(jìn)程產(chǎn)生影響，考慮到將報(bào)警信息全部拷貝到U盤(pán)中所用的時(shí)間非常短，在副控進(jìn)行USB拷貝時(shí)，設(shè)計(jì)中主控芯片暫時(shí)不允許對(duì)EEPROM進(jìn)行操作，直到USB拷貝完畢。

2.5  現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警控制電路設(shè)計(jì)

    在電路中設(shè)計(jì)了由開(kāi)關(guān)三極管及繼電器構(gòu)成三組開(kāi)關(guān)接點(diǎn)信號(hào)輸出，并由主控單片機(jī)的I/O口控制，通過(guò)工作設(shè)置完成相應(yīng)的功能，三個(gè)控制接點(diǎn)作用如下：一個(gè)與面板蜂鳴器相連接，一旦有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生或面板操作需要提示時(shí)，在主控芯片作用下控制面板上蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提示操作人員注意；另一個(gè)與外部警笛、警燈設(shè)備相連接，有報(bào)警情況時(shí)，控制警笛、警燈發(fā)出報(bào)警；最后一個(gè)和外部照明燈相連接，控制安防場(chǎng)所燈光照明，以便攝像頭能更好地工作及方便安防人員巡邏安防場(chǎng)所，也可以設(shè)置為有報(bào)警情況時(shí)打開(kāi)照明。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主控芯片軟件設(shè)計(jì)

    主控制芯片是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和各模塊間的協(xié)調(diào)，副控芯片是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行器，負(fù)責(zé)對(duì)主控制芯片發(fā)出的命令進(jìn)行解析和執(zhí)行。主控芯片的程序流程圖見(jiàn)圖8，軟件功能大致分為三個(gè)方面：

    報(bào)警信息處理，主芯片必須循環(huán)檢測(cè)報(bào)警輸入口有無(wú)報(bào)警信號(hào)，如果有則立即執(zhí)行設(shè)定的報(bào)警輸出，同時(shí)將報(bào)警信息按照規(guī)定的格式進(jìn)行整合后自動(dòng)存儲(chǔ)，另外，主控芯片還將整合好的報(bào)警信息實(shí)時(shí)發(fā)送到專用處理板（通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到上位機(jī)）和副控芯片。同時(shí)還要接收專用處理板下轉(zhuǎn)的遠(yuǎn)程操作命令。

    控制面板處理，主芯片通過(guò)中斷接受控制面板上ZLG7290捕獲的按鍵值，根據(jù)按鍵值執(zhí)行相應(yīng)的處理，另外控制面板上還有4位數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)間、特定操作響應(yīng)信息、以及8通道報(bào)警的狀態(tài)指示燈；對(duì)顯示數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新。

    與副控芯片互動(dòng)，主要傳輸報(bào)警信息和云臺(tái)操作命令，以及握手協(xié)議；主芯片會(huì)在以下三種情況時(shí)與副控芯片進(jìn)行通訊，一是當(dāng)控制面板或者上位機(jī)操作云臺(tái)時(shí)，主芯片會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)（即云臺(tái)操作命令）發(fā)送到副控芯片，副芯片會(huì)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)解析出指令然后執(zhí)行。二是當(dāng)有報(bào)警發(fā)生且短信功能開(kāi)啟時(shí)，主芯片會(huì)把整合好的報(bào)警信息發(fā)送到副控芯片，以便副控芯片將報(bào)警信息整合成適合短信格式的字符串包通過(guò)GSM設(shè)備發(fā)送到手機(jī)。三是有USB接入時(shí)，會(huì)從EEPROM讀取相關(guān)數(shù)據(jù)寫(xiě)入U(xiǎn)盤(pán)，如果這期間主控芯片對(duì)EEPROM進(jìn)行操作的話，會(huì)對(duì)USB操作產(chǎn)生影響；另外,即使將所有的報(bào)警信息全部拷貝到U盤(pán)，也用不了1秒鐘，所以在進(jìn)行USB拷貝操作時(shí)，副控芯片獨(dú)占E2PROM芯片，直到USB拷貝完畢；在此期間主控芯片須進(jìn)行副控芯片的忙狀態(tài)檢測(cè)。

圖8   主控芯片程序主流程圖

    除此之外，主程序還必須能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)緩存，自動(dòng)提取處理尚未執(zhí)行的任務(wù)，各種操作的超時(shí)退出，自動(dòng)更正時(shí)間等功能。多任務(wù)緩存及提取牽涉的變量比較多，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，主控制芯片自動(dòng)記錄報(bào)警信息，執(zhí)行設(shè)定的報(bào)警輸出。對(duì)于GSM模塊來(lái)說(shuō)，發(fā)送一條短信大概需要一定時(shí)間，如果要發(fā)送多條短信，則GSM模塊需要更多的時(shí)間。在這期間如果又發(fā)生了報(bào)警，主芯片將新的報(bào)警信息發(fā)送到副控芯片，副控芯片之前的報(bào)警信息會(huì)被新的報(bào)警信息覆蓋掉，造成報(bào)警信息丟失或錯(cuò)位。當(dāng)副控芯片處于忙狀態(tài)時(shí)，主控制芯片應(yīng)及時(shí)進(jìn)行忙狀態(tài)的檢測(cè)，了解副控芯片的狀態(tài)，排隊(duì)存儲(chǔ)避免數(shù)據(jù)的丟失。另外，當(dāng)副控芯片處于空閑狀態(tài)時(shí)，主控芯片應(yīng)該自動(dòng)找出未處理的報(bào)警信息發(fā)送到副控芯片，即任務(wù)提取功能。因此，一個(gè)完整準(zhǔn)確的報(bào)警信息處理程序應(yīng)該和多任務(wù)緩存以及提取組成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的過(guò)程。

3.2 副控芯片軟件設(shè)計(jì)

    副控芯片的程序流程見(jiàn)圖9。副控芯片要負(fù)責(zé)在開(kāi)機(jī)時(shí)獲取短信中心號(hào)碼（不同用戶地區(qū)號(hào)碼不同），確定GSM模塊工作狀態(tài)和通訊網(wǎng)絡(luò)狀況監(jiān)測(cè)。在開(kāi)機(jī)自檢完畢后，定時(shí)監(jiān)測(cè)GSM模塊的工作狀態(tài)，負(fù)責(zé)與短信中心的相關(guān)收發(fā)工作。同時(shí)副控芯片實(shí)時(shí)接收來(lái)自主控芯片數(shù)據(jù)，根據(jù)來(lái)自主控芯片命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；向主控芯片發(fā)送本機(jī)工作狀態(tài)信息，利用GSM模塊群發(fā)短信；解析重組云臺(tái)操作命令，依據(jù)Percol協(xié)議發(fā)送控制云臺(tái)的動(dòng)作。檢測(cè)USB的插入狀態(tài)，管理外插USB設(shè)備文件系統(tǒng)，向USB設(shè)備發(fā)送歷史報(bào)警存儲(chǔ)信息，向主控CPU發(fā)送工作忙閑信息。

圖9 副控芯片程序流程圖

四、結(jié)束語(yǔ)

    文章介紹的安防視頻控制系統(tǒng)，具有功能強(qiáng)大，穩(wěn)定性高，操作便捷，升級(jí)方便，系統(tǒng)工作情況穩(wěn)定，成本適中等優(yōu)點(diǎn)，在視頻安防控制領(lǐng)域具有很好的實(shí)用推廣價(jià)值，已在貴州氣象局及四川遂寧氣象局布網(wǎng)的無(wú)人值守氣象站得到應(yīng)用，使用效果良好。設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于報(bào)警信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)精巧合理，達(dá)到光電隔離、兼容開(kāi)路報(bào)警和閉路報(bào)警方式、輸入信號(hào)線路破壞自動(dòng)監(jiān)測(cè)的效果；同時(shí)監(jiān)控圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸以及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控；報(bào)警信息的無(wú)線短信群發(fā)和歷史數(shù)據(jù)的多任務(wù)緩存處理、支持USB移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備等也是本設(shè)計(jì)突出優(yōu)點(diǎn)，可滿足軍事、氣象等高等級(jí)安防應(yīng)用場(chǎng)合的要求。

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作者簡(jiǎn)介（Author Resume）
楊明欣（1963-）,男,碩士 , 副教授, 主要從事自動(dòng)化測(cè)控與儀表、單片機(jī)及嵌入式技術(shù)與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)控制方向研究工作。
Biography: Yang Mingxin（1963-）,Man, Born in Xianyou of Fujian province ,The associate of professor of Chengdu university of information technology, Master degree ,The main researching field is automation meter and computer control.
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