基于Arduino平臺的家用安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

基于Arduino平臺的家用安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計摘 要通常的安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由閉路監(jiān)控系統(tǒng)組成，它從拍攝到圖像顯示和記錄構(gòu)成獨立完整的系統(tǒng)。對于個人家庭用戶來說，安裝這樣的安防系統(tǒng)所用的成本較高。設(shè)計實現(xiàn)一種基于Arduino平臺的低成本家庭用安防監(jiān)控系統(tǒng)。它通過人體傳感器撲捉外界信息，有人經(jīng)過時，觸發(fā)串口攝像頭進(jìn)行拍照，并將照片存入SD卡中。經(jīng)試驗，設(shè)計的系統(tǒng)很好的完成安防目的。關(guān)鍵詞家用安防；串口攝像頭；SD卡中圖分類號TP文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2011)011-0114-01安防監(jiān)控系統(tǒng)是應(yīng)用光纖、同軸電纜或微波在其閉合的環(huán)路內(nèi)傳輸視頻信號，并從攝像到圖像顯示和記錄構(gòu)成獨立完整的系統(tǒng)。它能實時、形象、真實地反映被監(jiān)控對象，它可以在惡劣的環(huán)境下代替人工進(jìn)行長時間監(jiān)視，通過錄像機(jī)記錄下來。同時報警系統(tǒng)設(shè)備對非法入侵進(jìn)行報警。在一般的小區(qū)安防中，閉路監(jiān)控電視子系統(tǒng)占有重要的位置，屬于小區(qū)平安防范的第一道防線。一般來說閉路監(jiān)控系統(tǒng)是由發(fā)展商為整個小區(qū)建設(shè)的，很少針對業(yè)主的住宅建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)，這就須要業(yè)主自行建設(shè)該系統(tǒng)。業(yè)主自行搭建該系統(tǒng)如采納傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控則成本很高。本文運用Aruino平臺+串口攝像頭+SD卡的安防解決方案，可以實現(xiàn)在家中無人時，感應(yīng)人體信號并自動拍照，并將拍攝的照片存入SD卡中。本文運用的Arduino平臺，是一個基于開放源代碼的軟硬件平臺，構(gòu)建于開放源代碼simpleI/O接口版（包括12通道數(shù)字GPIO，4通道PWM輸出，6-8通道10bitADC輸入通道），并且具有運用類似Java，C語言的IDE集成開發(fā)環(huán)境。運用Arduino平臺的好處是：1）開放源代碼的電路圖設(shè)計，程序開發(fā)接口免費下載，也可依需求自己修改。2）運用低價格的微處理限制器（ATMEGA8或ATmega168）?？梢圆杉{USB接口供電，不需外接電源。也可以運用外部9VDC輸入。3）Arduino支持ISP在線燒，可以將新的“bootloader”固件燒入ATmega8或ATmega168芯片。有了bootloader之后，可以通過串口或者USBtoRs232線更新固件。因而采納Arduino平臺可以體現(xiàn)其在快速開發(fā)和降低成本方面的優(yōu)勢。在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用特別廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣闊用戶和專業(yè)人士的歡迎。一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10UM左右的紅外線，人體熱釋電紅外傳感器就是靠探測人體放射的10uM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體放射的10uM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增加后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采納熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生改變時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經(jīng)檢驗處理后即可產(chǎn)生報警信號。本文運用GXT-Y201串口攝像頭模組，具有串口抓拍高清楚圖像的功能。串口攝像頭模組是通過串口獲得JPG圖像的模塊，可以很簡潔集成到設(shè)備中去，讓設(shè)備具有圖像抓拍功能。限制芯片可以通過串口發(fā)送拍照指令拍攝圖片，通過讀數(shù)據(jù)指令讀取圖片數(shù)據(jù)。SD卡在現(xiàn)在的日常生活與工作中運用特別廣泛，時下已經(jīng)成為最為通用的數(shù)據(jù)存儲卡。在諸如MP3、數(shù)碼相機(jī)等設(shè)備上也都采納SD卡作為其存儲設(shè)備。SD卡之所以得到如此廣泛的運用，是因為它價格低廉、存儲容量大、運用便利、通用性與平安性強(qiáng)等優(yōu)點。既然它有著這么多優(yōu)點，那么假如將它加入到單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)中來，將使系統(tǒng)變得更加精彩。SD卡支持兩種總線方式：SD方式與SPI方式。其中SD方式采納6線制，運用CLK、CMD、DAT0-DAT3進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。而SPI方式采納4線制，運用CS、CLK、DataIn、DataOut進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。SD方式時的數(shù)據(jù)傳輸速度與SPI方式要快，采納單片機(jī)對SD卡進(jìn)行讀寫時一般都采納SPI模式，見圖1。人體傳感器感應(yīng)到有人靠近時，產(chǎn)生一個中斷信號，Arduino通過UART口向串口攝像頭發(fā)送拍照指令，然后發(fā)送讀數(shù)據(jù)指令，讀取窗口攝像頭中的jpg文件數(shù)據(jù)。Arduino通過SPI接口，將讀取的文件數(shù)據(jù)以jpg文件格式寫入SD卡中。Jpg圖片文件寫入SD卡時，須要用到FAT文件系統(tǒng)。FAT（FileAllocationTable）是“文件安排表”的意思。用來記錄文件所在位置的表格，它對于硬盤的運用是特別重要的，假如丟失文件安排表，那么硬盤上的數(shù)據(jù)就會因無法定位而不能運用了。不同的操作系統(tǒng)所運用的文件系統(tǒng)不盡相同，在個人計算機(jī)上常用的操作系統(tǒng)中，MS-DOS6.x及以下版本運用FAT16；OS/2運用HPFS；WindowsNT則運用NTFS；而MS-DOS7.10及ROM-DOS7.10同時供應(yīng)了FAT16及FAT32供用戶選用。其中我們接觸最多的是FAT16、FAT32文件系統(tǒng)。本文運用FAT16文件系統(tǒng)儲存jpg文件。FAT16運用了16位的空間來表示每個扇區(qū)（Sector）配置文件的情形，故稱之為FAT16。FAT16由于受到先天的限制，因此每超過肯定容量的分區(qū)之后，它所運用的簇（Cluster）大小就必需擴(kuò)增，以適應(yīng)更大的磁盤空間。所謂簇就是磁盤空間的配置單位，就象圖書館內(nèi)一格一格的書架一樣。每個要存到磁盤的文件都必需配置足夠數(shù)量的簇，才能存放到磁盤中。FAT16各分區(qū)與簇大小的關(guān)系如下：分區(qū)大小FAT16簇大小16MB-127MB2KB128MB-255MB4KB256MB-511MB8KB512MB-1023MB16KB1024MB-2047MB32KB由上可知，F(xiàn)AT16文件系統(tǒng)有兩個最大的缺點：1）磁盤分區(qū)最大只能到2GB。2）運用簇的大小不恰當(dāng)。試想，假如一個只有1KB大小的文件放置在一個1000MB的磁盤分區(qū)中，它所占的空間并不是1KB，而是16KB，足足奢侈了15KB！因而簇選擇不當(dāng)會造成磁盤空間的奢侈。因為本應(yīng)用運用的是2GSD卡作為存儲設(shè)備，固采納相對簡潔的FAT16文件系統(tǒng)。閱歷證，本文設(shè)計的系統(tǒng)可以很好的滿意家庭安防的須要。系統(tǒng)實物圖如圖2。參考文獻(xiàn)[1]張寧,王言章.基于MSP430和CF卡的FAT16文件系統(tǒng)設(shè)計[J].長春理工高校學(xué)報,2006,01.[2]院澤嘉,董金明.FAT16文件系統(tǒng)在嵌入式操作系統(tǒng)uC-OS中實現(xiàn)[J