无线视频监控系统设计

毕业论文

专业：

班级学号：

学生姓名：

指导教师：

二○年月

无线视频监控系统设计

The design of wireless monitor system

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

系别：

20 年月

摘要

随着社会的迅速发展，科技技术的突飞猛进，无线视频监控系统眼下名声鹊起成为炙手可热的话题。这其中除了电子通信技术与信息处理技术的发展为其构筑了技术平台之外，还有一个重要的原因就是社会需求的推动。由于无线视频监控系统的安全、方便、直观和信息内容丰富，被广泛用于各个场合。在银行室内或地下煤矿工作等场合使用无线视频监控系统，检测安全性是非常必要的。运用C8051F系列单片机和NRF905收发模块进行设计。摄像头所采集到的图像信号转换成模拟电压信号，送入到混频电路，混出射频信号，最后放大后发送出去。射频无线接收电路接收信号并送入显示器显示图像信号。C8051F系列单片机通过SPI串口程序在数字无线发射电路中主要负责按键的控制，52系列单片机用来控制HY12864液晶进行字符串的显示和按键具体情况。数字无线接收电路实现摄像头电机方向控制。

关键词：无线视频监控系统；C8051F系列单片机；NRF905发射与接收模块；HY12864液晶

ABSTRACT

With the rapid development of society, science and technology is advancing rapidly, the reputation of a wireless monitor system is being held in high value and is a topic of the supreme arrogance of a person with great power at this stage. Besides technology of electron communication and information disposition is constructing a technology of platform, the important reason is requirement of society is impelled. Due to a wireless monitor system is safety、convenience、directly perceived through the senses and abundant of content, we used it to every occasion widely. It is very necessary to detect security with a wireless monitor system is in occasion of bank room or the collieries of underground etc. We make use of C8051F series single chip microcomputer and nRF905 wireless emissive and receiving module to design.Vidicon switches image signals of collect to analog voltage signals, deliver to the mixer，come out radio frequency signals, blowup and deliver in the end. A receiver of wireless radio frequency receive image signals、deliver this signals to display to and show them. In digital emissive electrocircuit of wireless, C8051F series single chip microcomputer use SPI make use of program to take charge key-press, 52 series single chip microcomputer control HY12864 LCD（Liquid Crystal Display）to display character string and the circumstances of key-press. Digital receiver of wireless control the bearing of vidicon electric machinery.

Keywords：A wireless monitor system; C8051F series single chip microcomputer; NRF905 wireless Emissive and Receiving module; HY12864 LCD

目录

1 引言 (1)

2 方案论证 (4)

2.1 方案1——采用A/D和D/A转换的数字无线视频监控系统 (4)

2.2 方案2——数字和模拟结合的无线视频监控系统 (5)

3 系统概述 (7)

4 单元电路设计 (8)

4.1 射频发射电路 (8)

4.2 射频接收 (8)

4.3 数字无线发射电路 (9)

4.3.1 C8051F310单片机介绍 (9)

4.3.2 nRF905芯片介绍 (13)

4.3.3 数字无线发射硬件电路 (17)

4.3.4 液晶显示电路 (19)

4.4 数字无线接收电路 (23)

4.5 电源电路 (24)

4.5.1 +5V电源电压设计 (24)

4.5.2 +3.3V电源电压设计 (24)

4.5.3 蓄电池 (25)

5 软件设计 (26)

5.1 数字无线发射电路程序设计 (26)

5.1.1 发射电路程序 (26)

5.1.2 液晶显示电路程序 (26)

5.2 数字无线接收电路程序设计 (28)

6 测试结果 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

附录A 无线发射电路 (33)

附录B 无线接收电路 (34)

附录1 发射程序 (35)

附录2 液晶程序 (40)

附录3 接收程序 (61)

致谢 (67)

1 引言

无线视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。无线视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有长远的发展。

在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。目前，视频监控系统正处在数控模拟系统[1]与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。

数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。

80年代是微处理器的年代，视频监控系统利用微处理器固件发展的矩阵切换器，将原来分散的全硬件视频监控系统微型集中化，如将视频切换、对前端的控制等功能集合一起，一机处理，是技术上的一个突破。

自备微处理器的矩阵主机可通过PC机的图形管理软件实现以下功能：

（1）对单一工作站之中的视频监控、出入口控制、内部通讯、报警等进行综合全面控制(注：只能提供一个简单的、可增强系统控制功能的用户界面，但不能代替矩阵主机的安防配置和编程能力)；

（2）任意一台工作站可通过网络，控制其它工作站所连接的矩阵主机、报警设备，完成视频切换、云台、镜头控制及报警联动等；

（3）可通过软件实现对众多矩阵主机和报警接口软件模块的控制。

基于PC机的视频监控系统采用软件设计，实现摄像机到监视器的视频矩阵切换，云台和镜头的控制，通过串口连接报警设备的报警信息，并通过程序编程自动完成视频切换、云台控制、报警联动、报警录像等各项控制功能。系统能充分利用PC机的资源，使视频监控系统随电脑技术的发展而不断进步，同时其开放性的结构特性更可使之与其它多种系统如与消防报警系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等实现互动集成。

随着微处理器、微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技术的应用，系统在功能、性能、可靠性、结构方式等方面都发生了很大的变化，视频监控系统的构成更加

方便灵活、与其它技术系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。但由于视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用的特点，因此系统尽管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然存在，要满足更高的要求，数字化是必由之路。

90年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展、数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上有两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统[2]。

视频监控系统的发展方向前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控发展的最大两个特点就是数字化和网络化。被广泛运用于商业领域、金融领域、教育领域、高危领域、个人领域等。

许多书籍都对无线电系统有一定的介绍，但是没有相关的书本详细的介绍无线视频监控这一部分的内容。

基于无线视频监控系统发展迅速更新、升级及应用广泛等这些特点，本毕业设计主要对模拟信号数字化控制，使其推向数字化的应用领域来进行研究。运用C8051F310单片机控制进行数据信息无线传送，通过高频调制电路对射频图像信息进行无线传送。电路主要采用射频无线发射、射频无线接收、数字无线发射、数字无线接收等模块完成电路的设计。

本设计中运用了nRF905收发模块，此模块提供了SPI 接口方便与C8051F310单片机的SPI 口连接。nRF905 单片无线收发器工作在433MHZ，通过SPI 接口进行编程配置，从而工作在消耗很低的电流状态。C8051F310单片机的增强型串行外设接口[3]SPI0提供访问一个全双工同步串行总线。SPI0可以作为主器件或从器件工作，使用4线主方式。通过C8051F310单片机SPI串口进行编程控制视频头的转向，同时，通过89S52单片机控制液晶显示电路；再运用射频发射与射频接收电路，将图像信息显示在电视机上，达到对周围事件进行实时监控。经过对无线视频监控系统的设计，让我们更好的熟悉C8051F310单片机和89S52 两款单片机，而且对C8051F310这款在校园里运用还不是很多的单片机有很好的掌握。在使用89S52单片机控制液晶显示电路时，可以对以往学习过的51系列单片机进行巩固；对HY-12864液晶显示电路的硬件和软件有一个充分的认识。

本设计内容丰富、信息量大、涵盖技术领域宽广、资料齐全、实用性强，为了便于理解和应用，论文中详细介绍了设计方面的所有要点，并且附带了电路原理图和所有的相关程序。可以对无线控制方面的得到了解，同时，对两款单片机的实际应用能

够更好的掌握。参考硬件电路及源程序进行调试，对系统的设计方法有一个明确的概括。将毕业设计实物更好的运用于实际中，与生活紧密的联系起来。毕业设计——无线视频监控系统是大学生运用自己所学的专业和理论知识联系实际的一个很好的课题。

2 方案论证

无线视频监控系统运用广泛,使用的环境各不相同, 而且无线视频监控系统的种类比较多，根据具体的情况可以选用不同的设计方案。可以减小开发难度，缩短开发周期，降低成本，更快地将产品推向市场。本设计要求通过单片机控制，对摄像头进行无线实时控制，达到不同角度的监控功能。

2.1 方案1——采用A/D和D/A转换的数字无线视频监控系统

摄像头将所采集到的图像信号经过内部的转换电路转换成视频信号传给高速A/D，高速A/D负责把摄像头输出的模拟电压信号转换成对应的8位数据量[4]。C8051F310单片机控制高速A/D的采集开始与结束，将转换后的8位数据量传给单片机。单片机是整个系统的中心环节，它将从A/D取得的数据信号经过处理后送给无线发射模块进行调制发送。键盘对无线发送模块进行发射控制。详见图2-1 A/D转换无线发射框图。

图2-1 A/D转换无线发射框图

无线接收模块把接收到的信号进行解调，再把解调后的8位数据量传给C8051F310单片机。单片机通过指令控制高速无线接收模块的开始与结束。将所得到的数据量经过运算处理后送给高速D/A，其将数据量转换成对应的模拟量，然后送给显示设备。从而达到了监控的功能。详见图2-2 D/A转换无线接收框图。

图2-2 D/A转换无线接收框图