畢業(yè)設計（論文）音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)

1、安徽廣播影視職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文（設計） 題目： 音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng) 系 部： 信息工程系 班 級： 09-22 專 業(yè)： 電子信息工程技術 學 號： 080335201376 學生姓名： 趙倩 導師姓名： 張海瓊 2011年 11 月 23 日 安徽廣播影視職業(yè)技術學院畢業(yè)論文（設計）選題審批表學生姓名趙倩專業(yè)電子信息工程技術 班級09-22畢業(yè)論文（設計）選題名稱采用定時器中斷進行每計數(shù)選題理由及準備情況：選題理由：該系統(tǒng)利用嵌入式web服務器，技術先進，頗感興趣，對我有很大的挑戰(zhàn)，也能鞏固大學所學的相關專業(yè)知識。該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、安全可靠，順應時代需求，故選此題。準備情況：通過和指

2、導老師的交流，對音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)有了更深層次的了解，并上網(wǎng)查詢了該課題的相關資料，再結合所學專業(yè)技能，我相信會把該課題做好。指導教師意見：同意該生的選題。指導教師（簽字） 年 月 日系主任意見： 系主任（簽字） 年 月 日安徽廣播影視職業(yè)技術學院畢業(yè)論文(設計)開題報告論文題目音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)專業(yè)通信技術年 級08級學生學號080335201376學生姓名舒丹丹指導教師(職稱)張海瓊高級工程師填表時間2010.11.23教 務 處 制指導教師基本情況指導教師姓名性別年齡學歷或學位專業(yè)技術職務或職稱工 作 單 位張海瓊男46大學高級工程師安徽廣播影視職業(yè)技術學院1、該研究的動態(tài)及

3、意義隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，光電設備智能化、數(shù)字化的程度不斷提高，基于internet的光電機房設備智能化，則遠程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸成為一種發(fā)展趨勢。依據(jù)嵌入式技術的發(fā)展和機房設備的現(xiàn)狀，研制一種將微處理器、存儲器、網(wǎng)絡芯片以及嵌入式網(wǎng)頁服務器等子系統(tǒng)集成一體，具有智能化，網(wǎng)絡化，模塊化，可靠性高成本低廉以及維護簡單等特點的設備遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義。2、該研究的簡要內(nèi)容，擬重點解決的問題，預期結果或成果簡要內(nèi)容：依據(jù)一款應用于廣播電視系統(tǒng)，圖像通信系統(tǒng)類于vas8001的視音頻矩陣切換器的使用狀況要求，在其監(jiān)控系統(tǒng)設計中增加一個嵌入式設備數(shù)據(jù)測控模塊通過現(xiàn)場總線與嵌入式web服務器相連，并以rs2

4、32串口與vas8001視音頻矩陣切換器進行數(shù)據(jù)通信。需解決的問題：要實現(xiàn)以下幾個方面的監(jiān)測內(nèi)容。1. 監(jiān)測功能需要通過模擬量檢測和開關量檢測，如，通過室內(nèi)溫度，或室內(nèi)門窗開關狀態(tài)等來檢測；2. 遠程控制主要通過vas-8001音視頻切換器以及其它設備開關量輸出控制，并使用物理量及其動態(tài)的顯示出來；預期結果：掌握音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)工作原理，如期完成畢業(yè)論文。3、擬采取的研究方法或實驗方法、步驟，可能出現(xiàn)的技術問題及解決辦法研究方法：嵌入式web服務器通過通信端口或現(xiàn)場總線與本地機房設備和環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備直接相連，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、處理后通過tcp/ip協(xié)議將其連接到以太網(wǎng)上?？蛻?/p>

5、端監(jiān)控主機則通過web瀏覽器在網(wǎng)絡上實時地監(jiān)控現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標?？赡艹霈F(xiàn)技術的問題：可能會造成服務器的運行負荷。系統(tǒng)通過java applet平衡了服務器端與瀏覽器端的負載狀況，將一部分從前在服務器上工作分給了瀏覽器，降低了服務器的運行負荷。4、主要參考文獻和資料1、c8051fxxx高速soc單片機原理及應用m 潘琢金 施國君 編著 北京航空航天大學出版社 2002年5月 2、嵌入式系統(tǒng)技術與應用m 許海燕 付炎 機械工業(yè)出版社 2002年4月3、java網(wǎng)絡高級編程 金勇華 曲俊生等編著 人民郵電出版社 2001年4月 4、c8051f系列單片機開發(fā)與c語言編程

6、童長飛 北京航空航天大學出版社 2005年2月5、指導老師意見同意開題，希望認真學習嵌入式技術相關資料，爭取如期完成畢業(yè)論文。指導教師（簽字） 年 月 日教研室意見教研室主任：年 月 日系部意見系部負責人：年 月 日畢業(yè)論文（設計）指導情況記錄表指導教師對學生論文指導過程記錄階段指導意見(包括存在的問題和改進措施）指導教師簽名第一階段指導（布置任務、提出設計或論文具體要求、審查學生的開題報告、寫作提綱）指導時間：2010年11月28日指導意見：1.同意開題。2.認真學習嵌入式技術相關資料。3.仔細研究vas8001視音頻矩陣切換器通信協(xié)議。4.按照學院論文要求，規(guī)范論文寫作過程。5.按照信息工

7、程系畢業(yè)論文時間安排要求，定于12月9日前完成初稿。第二階段指導（審查學生的設計或論文初稿）指導時間：2010年12月10日指導意見：1.論文初稿深度不夠，主題不明確。需要進一步學習基于嵌入式web遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理。2.參觀學院電視臺遠程監(jiān)控系統(tǒng)，增加感性認識。3.參照學院論文要求，進一步規(guī)范論文寫作格式。第三階段指導（審查學生的設計或論文修改稿）指導時間：2010年12月28日指導意見：1.論文經(jīng)局部修改校對之后可以定稿。2.準備論文打印稿（二份）、電子文檔和答辯用ppt。3.等待通知，做好答辯準備工作。 音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)作者：舒丹丹指導教師： 張海瓊 安徽廣播影視職業(yè)技術學院

8、信息工程系中國合肥2300112010年 12 月音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)舒丹丹 （安徽廣播影視職業(yè)技術學院 信息工程系 合肥 230011）摘 要：隨著嵌入式技術、網(wǎng)絡技術和監(jiān)控技術的發(fā)展，基于嵌入式web的遠程監(jiān)控系統(tǒng)在廣電機房設備監(jiān)控系統(tǒng)領域中將得到越來越廣泛的應用。嵌入式系統(tǒng)的本質是將一個計算機嵌入到一個對象體系中去，這些是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點?；谇度胧絯eb的遠程監(jiān)控是在遠程監(jiān)控的基礎上有融合了web和嵌入式技術，可提供比傳統(tǒng)遠程監(jiān)控更為強大的功能，將成為今后遠程監(jiān)控技術發(fā)展的主流方向。本畢業(yè)設計是根據(jù)安廣院電視臺機房遠程監(jiān)控系統(tǒng)的項目開發(fā)學習經(jīng)歷，選用c8051f120高速

9、單片機和cp2200單芯片以太網(wǎng)控制器構成嵌入式web服務器，采用http及java applet編寫動態(tài)網(wǎng)頁，實現(xiàn)了vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計。關鍵詞：嵌入式web技術；遠程監(jiān)控；vas-8001音視頻切換器 目 錄一、引言.4二、vas-8001音視頻切換器產(chǎn)品特性及應用.4三、vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計.51、系統(tǒng)原理簡介.52、系統(tǒng)硬件設計.63、系統(tǒng)軟件設計74、系統(tǒng)實現(xiàn)功能.7四、小結.8五、參考文獻.9致謝. .10一、引言近年來，隨著嵌入式技術的發(fā)展，根據(jù)廣播電視機房設備目前的狀況，具有智能化、網(wǎng)絡化、模塊化、可靠性高、成本低廉以及維護簡單

10、等特點的基于嵌入式web的音視頻矩陣切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)是被迫切需求的。那么如何做到“無人值班，有人留守”的現(xiàn)代化管理模式的技術呢？這就需要用到嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過對聲音和視頻的切換檢測到機房環(huán)境狀況。以往常用的機房設備環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，是由設在監(jiān)控中心和各機房內(nèi)的機房環(huán)境監(jiān)控裝置、以及用戶提供的通信通道組成的網(wǎng)絡系統(tǒng)。組網(wǎng)方式采用c/s（客戶機/服務器）構架，是一種典型的“瘦服務器/肥客戶機”的模式。其缺點是部署困難，除了要安裝服務器軟件外，對每臺客戶機都要安裝客戶軟件的一份拷貝。滿足不了客戶端跨平臺的要求，管理、維修費用高、難度大。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，b/s（瀏覽器/服務器）的應用方式已成為

11、一種潮流，vas8001機房設備環(huán)境以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是一種基于嵌入式web的機房環(huán)境實時監(jiān)控系統(tǒng)。用戶工作界面是在www瀏覽器來實現(xiàn)，極少部分事務邏輯在前端實現(xiàn)，但主要事務邏輯在服務器前端實現(xiàn)，是一種“肥服務器/瘦客戶機”的模式。這樣就大大簡化了客戶端電腦負荷，省去了專用客戶端管理軟件，實現(xiàn)對接入到網(wǎng)絡中各種設備的統(tǒng)一管理。該系統(tǒng)徹底改變了以往傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)必須在固定的總控中心操作的弊端，監(jiān)控人員可以靈活機動、隨時隨地通過現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡，不受地域限制，使用標準的web瀏覽器作為接口直接訪問嵌入在機房環(huán)境監(jiān)控裝置控制設備上的web服務器，實現(xiàn)對網(wǎng)絡中各個節(jié)點現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控、診斷與維

12、護。此監(jiān)控模式是一個大轉折，突破了地點、空間和人數(shù)上的限制，最大限度的發(fā)揮了監(jiān)控系統(tǒng)的可用性、靈活性等優(yōu)點。二、vas-8001音視頻切換器產(chǎn)品特性及應用音、視頻矩陣切換器是廣播電視播出機房的重要設備，所謂矩陣一般指在多路輸入的情況下有多路輸出的選擇形成的一種矩陣結構。北京京島田電子技術有限公司生產(chǎn)的vas8001視音頻矩陣切換器具有對8路視音頻輸入信號進行選擇，輸出任意1路視音頻信號的功能，每路視、音頻信號均有二路分配輸出。被廣泛地應用于廣播電視系統(tǒng)、工業(yè)/保安監(jiān)控系統(tǒng)、電教系統(tǒng)、卡拉ok系統(tǒng)等的音視頻信號切換。l 本品采用了單片機控制，實現(xiàn)了逆程狀態(tài)下進行切換，大大減小了切換時的抖動現(xiàn)象。

13、l 可以通過儀器面板上的銨鍵開關進行單獨控制。亦可通過rs-232口在計算機上進行遠程控制。l 用戶還可按照自己需要的設置進行定時插播、同時插播、界面鎖定、時鐘日期顯示等。l 切換器與計算機之間實現(xiàn)了雙向傳輸功能，計算機可以實時監(jiān)視和控制切換器的工作狀態(tài)。l 輸入指示功能，當有輸入信號進入切換器時，切換器該路指示燈亮，且計算機此路指示燈顏色改變。l 每路輸出信號都提供二路分配輸出，解決了用戶需要外加視音頻分配器的煩惱。l 具有掉電記憶功能。遇到斷電或關機，重開機時切換器保持原狀態(tài)。三、vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計1、系統(tǒng)原理簡介嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，以微

14、處理器或微控制器為核心的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)與internet技術相結合，采用b/s（瀏覽器/服務器）架構應用方式形成的嵌入式web技術是近幾年隨著計算機網(wǎng)絡的普及而發(fā)展起來的一項新興技術?；谇度胧絯eb技術的機房設備環(huán)境實時監(jiān)控系統(tǒng)是指將嵌入式web 服務器嵌入到機房設備和機房環(huán)境監(jiān)控裝置中，在相應的硬件平臺和軟件系統(tǒng)的支持下將機房設備參數(shù)和機房環(huán)境量的數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)上共享，為internet或局域網(wǎng)用戶提供基于web 的圖形化管理接口，從而省去了專用客戶端管理軟件，實現(xiàn)對接入到網(wǎng)絡中各種設備的統(tǒng)一管理。基于嵌入式web技術的音、視頻矩陣切換器實時監(jiān)控系統(tǒng)的核心是嵌入式web服務器

15、，嵌入式web服務器由微處理器mcu和以太網(wǎng)接口控制器芯片組成的硬件平臺與由數(shù)據(jù)采集程序、tcp/ip協(xié)議棧和http服務器程序組成的軟件系統(tǒng)相結合的體系來實現(xiàn)的?；谇度胧絯eb技術的音、視頻矩陣切換器實時監(jiān)控系統(tǒng)設計的總體思路是嵌入式web服務器通過通信端口或現(xiàn)場總線與本地機房設備和環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備直接相連，并將接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析、處理后通過tcp/ip協(xié)議將其連接到以太網(wǎng)上。客戶端監(jiān)控主機則通過web瀏覽器在網(wǎng)絡上實時地監(jiān)控現(xiàn)場信號的動態(tài)變化，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目標。vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：圖1 vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖2、系

16、統(tǒng)的硬件設計基于嵌入式web技術的vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)的硬件平臺主要由嵌入式web服務器和接口電路組成。嵌入式web服務器采用silicon laboratories公司的高速單片機c8051f120作為中央處理單元。網(wǎng)絡協(xié)議轉換器采用cp2200單芯片以太網(wǎng)控制器。嵌入式控制器c8051f系列單片機是集成的混合信號片上系統(tǒng)soc（system on chip），具有與mcs-51內(nèi)核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有標準8051的數(shù)字外設部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設及功能部件。c8051f創(chuàng)造了將8位mcu的性能提高到100mi

17、ps的歷史，這一性能甚至不少16位mcu都達不到。cp2200是集成了ieee 802.3以太網(wǎng)媒體訪問控制器（mac）、10base-t物理層（phy）和8kb非易失性flash存儲器的單芯片以太網(wǎng)控制器。片內(nèi)flash存儲器可用于存儲用戶常數(shù)、web服務器內(nèi)容或作為通用非易失性存儲器。flash存儲器的最后6個存儲單元已在出廠前被預先寫入了一個唯一的48位mac地址。cp2200采用精巧的5 × 5毫米封裝，能在-40到+85工業(yè)級溫度范圍內(nèi)正常工作。根據(jù)vas8001視音頻矩陣切換器通信協(xié)議以及使用狀況要求，在其監(jiān)控系統(tǒng)設計中增加一個嵌入式設備數(shù)據(jù)測控模塊通過現(xiàn)場總線與嵌入式w

18、eb服務器相連，并以rs232串口與vas8001視音頻矩陣切換器進行數(shù)據(jù)通信。嵌入式設備數(shù)據(jù)測控模塊主要功能是通過對vas-8001音視頻切換器通信協(xié)議的編解碼以完成嵌入式web服務器對vas-8001音視頻切換器的監(jiān)測與控制功能。3、系統(tǒng)軟件設計基于嵌入式web技術的vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)軟件結構采用瀏覽器/服務器（b/s ）和客戶端與服務器端（c/s）相結合的架構，客戶端可使用microsoft internet explorer瀏覽器，服務器采用基于cmx-micronet的tcp/ip協(xié)議棧實現(xiàn)http web服務。遠程測控功能通過cgi（通用網(wǎng)關接口）程序實現(xiàn)。即

19、客戶端通過http協(xié)議發(fā)出請求，該請求到達web服務器后執(zhí)行相應的cgi程序采集數(shù)據(jù)并將結果發(fā)回客戶。圖像、聲音及動畫等多媒體數(shù)據(jù)的處理是通過嵌入在頁面中的java applet程序來實現(xiàn)交互功能。客戶端程序采用java applet技術增強瀏覽器的功能，實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)的實時瀏覽?？蛻舳说膇e瀏覽器通過b/s 方式訪問web 服務器上的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)時，網(wǎng)頁中java applet能夠被傳送到瀏覽器并且在瀏覽器所在的本地機上運行。事實上，在java applet 中的socket通信是一個典型的c/s訪問方式。系統(tǒng)通過java applet平衡了服務器端與瀏覽器端的負載狀況，將一部分從前在服務器上工作

20、分給了瀏覽器，降低了服務器的運行負荷。4、系統(tǒng)實現(xiàn)功能根據(jù)機房監(jiān)控對象的要求，本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下幾個方面的監(jiān)控功能：監(jiān)測功能分為模擬量檢測和開關量檢測兩個部分，其中模擬量檢測包括室內(nèi)溫度、vas-8001音視頻切換器輸出的音頻和視頻分量幅度的檢測；開關量檢測包括vas-8001音視頻切換器和室內(nèi)門、窗開關狀態(tài)等環(huán)境量的檢測。遠程控制功能主要有vas-8001音視頻切換器以及其它機房設備管理等開關量輸出控制。并用嵌入在網(wǎng)頁中的java applet程序將上述各類物理量用聲音及動畫及時動態(tài)地顯示出來；數(shù)據(jù)采集和報警刷新周期小于0.5s。vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)登錄界面與監(jiān)控界面如

21、圖2所示：圖2 vas-8001音視頻切換器遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面基于系統(tǒng)安全性考慮，身份驗證是必不可少的。用戶進入系統(tǒng)主登錄界面后，并不能直接對系統(tǒng)進行監(jiān)控，必須要經(jīng)過兩層系統(tǒng)身份驗證，采用的方法是通過窗體驗證監(jiān)測密碼和控制密碼來實現(xiàn)對不同用戶的授權管理。該系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)監(jiān)控模式在地點、空間和人數(shù)上的限制，監(jiān)控人員可以靈活機動、隨時隨地通過現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡，在本地pc上使用標準的ie瀏覽器作為接口直接訪問嵌入在vas8001視音頻矩陣切換器上的web服務器，實現(xiàn)對視音頻矩陣切換器的數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控功能。最大限度發(fā)揮了監(jiān)控系統(tǒng)的可用性、靈活性。四、小結這段時間，通過老師對我的指導及我個人

22、在此期間進行的學習，特別是實際參觀了我院有線電視臺機房遠程監(jiān)控系統(tǒng)后，我對音視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)從陌生到漸漸熟悉，初步了解了其原理、技術以及應用。在完成論文期間我翻閱了c8051fxxx高速soc單片機原理及應用等大量的相關書籍， 通過此次畢業(yè)設計我學會了收集技術資料，查閱各類相關技術標準，參考其他設計方案等書寫論文的辦法，使我有機會把自己所學知識和幾年來培養(yǎng)的學習能力有一個升華提高。因為時間和我個人能力有限，對此系統(tǒng)仍在學習和摸索中，其中存在許多不足，如監(jiān)測對象單一化、數(shù)據(jù)安全等問題沒有得到理想的解決，這將是我在以后的工作學習中繼續(xù)加以思考和研究的方向。對此，我對音視頻切換器有了簡單的理解，機房

23、監(jiān)控系統(tǒng)對環(huán)境量檢測的信號可以劃分為兩類：模擬量與數(shù)字量；根據(jù)機房現(xiàn)有條件其中又可以將兩類細分為，模擬量有：溫度、煙霧、聲波等檢測；數(shù)字量包括：門窗狀態(tài)、有無人員進入、電源供電狀態(tài)等。同樣根據(jù)實際檢測情況以及場所的重要性，可以對相應的檢測量進行增減。五、參考文獻1許海燕 付炎 嵌入式系統(tǒng)技術與應用m機械工業(yè)出版社 20022田澤 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用 m 北京航空航天大學出版社 2005.13李玉梅 基于mcs-51系列單片機原理的應用設計m國防工業(yè)出版社 2006 4 wayne wolf 嵌入式計算系統(tǒng)設計原理 m 機械工業(yè)出版社 20025潘琢金 施國君c8051fxxx高速soc單片機

24、原理及應用m北京航空航天大學出版社 2002致 謝我的這篇畢業(yè)論文的完成，首先要感謝我的指導老師張海瓊，他無論是在資料整理上還是在論文的撰寫上等各個方面都給予了大量的指導和幫助，令我不但完成論文，也學到了書本上所學不到的知識。受益匪淺，特致以深深的感謝。張老師淵博的知識、寬廣無私的胸懷、夜以繼日的工作態(tài)度、對事業(yè)的執(zhí)著追求、誨人不倦的教師風范和對問題的敏銳觀察力，都將使我畢生受益。沒有他的幫助我是很難按時完成的，非常感謝老師，一直幫我指導該課題的重要設計部分。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了老師大量的心血，再次感謝我的老師！當然，本論文的順利完成，也離不開各位老師、同學和朋友的關心，幫助。在三年的學習期間使我了解沒有他們的幫助和支持，是沒辦法完成我的論文的。從開始寫作至論文最