MMS实现即时报警系统

　　引言

　　目前，市场上出现了各式各样的智能家居控制系统，说明家居安防越来越受重视，即时报警系统不可或缺。本文设计的报警系统以即时报警为理念，即时将报警系统抓拍的罪犯图像以MMS(Multimedia Messaging Service,彩信)形式发送给用户，从而让用户及时掌握家中动态，为破案提供直接证据。本系统同时能与用户语音交互，用户可以主动要求系统抓拍室内当前图像。

　　1 系统的工作原理

　　1.1 系统方案设计

　　系统总体方案的设计应该全面考虑系统的总体功能，进行硬件的初步选型后，确定一个硬件实现的可行方案。经过反复对比，考虑到节约整体成本，系统以Atmel公司生产的AVR系列ATmega16L单片机为控制核心，并选用低功耗和低成本的功能器件。经过调查研究，从技术上认真分析，认为需满足下列5条技术要求，方能实现功能完善、即时报警这两个主要目标。

　　①报警系统灵敏度要高，能即时向用户发送警情;

　　②报警地点与被呼叫对象(用户)之间的空间距离应不受限制;

　　③能够与用户进行语音交互;

　　④如因故死机，应能正常恢复运行;

　　⑤整个系统应能隐蔽安装，不易被罪犯发觉破坏。

　　1.2 系统框图

　　即时报警系统由AVR单片机ATmega16L、语音模块、GPRS模块、DTMF译码电路、人体热红外感应电路和图像采集模块组成，系统框图如图1所示。

　　

 

　　图1 系统框图

　　1.3 系统主要功能

　　①当人体热红外感应探头感应到人体热红外线时，便会启动人体热红外感应电路产生一个触发信号，并传送给主控单片机ATmega16L.微控制器在被触发后启动摄像头模块抓拍图片，并将图片以MMS形式通过GPRS模块发送给用户指定的手机号码;发送完后给用户打电话，语音通知用户报警。

　　②用户可以主动给系统拨号，系统与用户语音交互，接受用户控制，如设定报警号码、要求抓拍图片等。

　　2 主要功能模块硬件电路设计

　　2.1 主控芯片电路

　　ATmega16L单片机是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，具有先进的RISC结构，内部有大容量的ROM、RAM、Flash和EEPROM,集成4通道PWM和SPI串行外设接口，有两个可编程的串行UART和丰富的片内/片外中断引脚。

　　2.2 人体热红外感应电路

　　此部分电路以热释电红外传感器和红外传感信号处理器BISS0001为核心，热释电红外传感器是一种能够感应人体靠近或远离的传感器，将人体红外热辐射信号转化成电信号。人体都有恒定的体温，一般在37℃左右，人体会发射10 μm左右的特定波长红外线。热释电红外传感器通过菲涅尔透镜将热释的红外信号聚焦在热释电红外传感器(PIR)上。热释电红外传感器将透过滤光晶片的红外辐射能量的变化转换成电信号，即热电转换。因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度;当人体进入警戒区时，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异。此时将前后两次采集的数据进行比较，根据比较结果，可以判断出是否有人进入警戒区。人体热红外感应电路如图2所示，主控器通过与SING端相连的输入端口的高低电平来判断是否有人进入警戒区。

　　

 

　　图2 体热红外感应电路

　　PIR将热电转换的电信号由S脚传送到第一级运放的1IN+脚，运算放大器OP1(1IN-、1IN+为差分输入端)组成传感信号预处理电路，将信号放大，然后耦合给运算放大器OP2(2IN-为反相输入端)，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高(≈0.5VDD)后，BISS0001内部将输出信号送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号。由于BISS0001内部VH≈0.7VDD,VL≈0.3VDD,所以当VDD=5 V时，可有效抑制±1 V的噪声干扰，提高系统的可靠性。BISS0001具有感应封锁时间：感应模块在每一次感应输出后(高电平变成低电平)，可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。

　　由此，当有人进入警戒区时，信号输出引脚SING将变为高电平，而无人时则变为低电平。微处理器检测到SING相连的引脚的电平变化，就可以判断有人进入了警戒区。

　　2.3 图像采集模块

　　2.3.1 VC0706介绍

　　图像采集模块采用北京中星微电子公司的VC0706系列芯片，该芯片是中星微电子针对图像采集和处理应用而专门设计的监控摄像机数字图像处理芯片。通过对来自CMOS传感器的视频信号进行AWB(自动白平衡)、AE(自动曝光)、AGC(自动增益控制)等图像处理，并融合低照度下图像增强处理、图像噪声智能预测与抑制等先进技术，通过标准CCIR656接口输出高质量的数字视频信号，供外部处理器进行压缩和处理。

　　系统MCU通过SPI接口与VC0706连接，依据VC0706的内部通信协议进行通信。VC0706的SPI接口只支持两种工作模式：

　　①Master mode,VC0706作为SPI的主设备，主要用于连接SPI Flash或者其他SPI从设备;

　　②Slave mode,VC0706作为SPI的从设备，主要用于连接外部控制器。

　　同时，VC0706只支持MSB的传输方式和8位的字符长度。

　　VC0706支持的SPI时序如图3所示。

　　

 

　　图3 VC0706支持的SPI时序图

　　2.3.2 从VC0706读取图像

　　MCU要通过SPI读取VC0706采集的视频图像，依据VC0706的内部通信协议进行通信，其步骤如下：

　　①发送FBUF_CTRL命令，参数为0x00,来停止当前帧更新。

　　②发送GET_FBUF_LEN命令来获取当前帧中图像的长度。

　　③发送READ_FBUF命令来读取图像数据。READ_FBUF命令中参数设置为：FBUF帧类型设置为0x00;操作方式设置为0x0F;起始地址设置为0x00;数据长度设置间用于在数据和命令回复之间添加延迟，以区分数据和命令回复，默认值为3000,可修改为其他值。

　　④发送完READ_FBUF命令后，先等待VC0706的回应，回应正确则等待接收VC0706发送的数据。在数据接收完毕后，VC0706会再次发送命令回复，通知外部主控MCU数据已经发送完毕。

　　⑤读取完毕后，发送FBUF_CTRL命令，参数为0x02,来回复帧的更新。