摘要：為了實現(xiàn)遠程入侵監(jiān)控報警的需求，設計了一種基于MMS功能的紅外入侵檢測監(jiān)控報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)把紅外技術、彩信技術、無線通信技術充分結合起來，實現(xiàn)了將監(jiān)控現(xiàn)場采集的入侵者圖片通過GPRS網絡以彩信的形式發(fā)送到用戶手機的功能，使用戶遠離家中也可以實時掌控家中的情況。
關鍵詞：入侵探測；監(jiān)控報警；GPRS模塊；Cortex-M3

    隨著電子和通信技術的不斷發(fā)展，單片機已經在數(shù)據(jù)壓縮采集、電子設備、工業(yè)控制領域、以及多種家電設備等方面得到了廣泛的應用，無線通信因其投資少、維護簡單、方便、快捷和實時性強的優(yōu)勢，充分彌補了有線通信的缺陷，尤其是現(xiàn)在已經覆蓋全國的GPRS網絡已經得到了非常廣泛的應用。
    同時無線報警系統(tǒng)越來越受歡迎，無線監(jiān)控報警系統(tǒng)不需要人員在場，將單片機技術、通信技術、網絡技術和計算機技術結合起來，通過一定的網絡設備建立起通信關系，具有高度的可靠性，集軟硬件為一體，是對待監(jiān)測范圍內的待監(jiān)設備完成自動準確采集、傳輸?shù)南到y(tǒng)。
    可見設計出一種低價格適于家用的、工作性能穩(wěn)定可靠的智能型入侵監(jiān)控報警系統(tǒng)是必要的。通過此系統(tǒng)對家里出現(xiàn)的入室盜竊等狀況自動發(fā)送報警信息數(shù)據(jù)并及時通知用戶進行處理和解決。

1 系統(tǒng)的功能需求分析
    本課題主要是為家庭、辦公室等場所設計的安裝方便、低成本的小型民用監(jiān)控報警設施。本設計的目標是通過無線通信網絡，實現(xiàn)入侵信號的檢測和現(xiàn)場入侵圖像的采集，達到遠程監(jiān)控的目的。系統(tǒng)的應用示意圖如圖1所示。監(jiān)控終端一般安裝在室內比較隱蔽的部位，人體入侵檢測模塊要對準門或窗等部位。

2 系統(tǒng)工作流程
    當有入侵者闖入熱釋電紅外探測器的監(jiān)測范圍內時，紅外傳感器立即向主控制器發(fā)出報警信號，接到警情之后，主控制器對信息進行確認，證實無誤后，對圖像采集器進行初始化并拍攝入侵圖像，接著把圖像數(shù)據(jù)信息通過GPRS模塊以發(fā)送彩信的形式傳給用戶手機。如果用戶想主動查看家里情況，則可以給報警系統(tǒng)發(fā)送短消息告知．GPRS模塊接到信息后，通過程序將信號傳送至監(jiān)控系統(tǒng)，再重復上面的過程，這樣就完成了主動查詢的功能。使用戶了解家里的情況。系統(tǒng)的整體工作過程如圖2所示。

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3 系統(tǒng)硬件設計
    整個系統(tǒng)的硬件主要由主控制器、CMOS圖像采集模組熱釋紅外傳感器及信號放大電路、GPRS模塊、繼電器電路、電源及復位電路組成。系統(tǒng)總體結構圖如圖3所示。

    監(jiān)控系統(tǒng)以微處理器為核心，通過控制和協(xié)調各個模塊的正常運行來保證系統(tǒng)穩(wěn)定有序的工作。本系統(tǒng)選用功耗低、價格合理、體積小、可靠性高的基于ARM Cortex-M3內核的ST公司的STM32F103系列處理器芯片作為系統(tǒng)的主控制單元。STM32F103系列芯片使用ARM最新的、先進架構的Cortex-M3內核，采用指令和數(shù)據(jù)總線分開的哈佛結構，在取指的同時可以讀取或存儲數(shù)據(jù)，16位和32位的可混合Thumb-2指令集，具有很高的代碼密度，可降低存儲器的需求，3級流水線，內部集成前實時時鐘功能滿足本課題對時間截取的要求，內置了快速的中斷控制器，提供了優(yōu)越的實時性能，與ARM7TDMI相比運行速度最多可快35％且代碼可節(jié)省45％。
    本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器LHi778來探測入侵者身體產生的紅外線輻射，并轉化成電信號輸出，從而觸發(fā)攝像頭拍攝現(xiàn)場照片，并將其傳遞至用戶手機終端。
    選用GXT-M201串口攝像頭模塊來完成現(xiàn)場圖像的采集和壓縮。GXT-M201是一款能夠將視頻采集和圖像壓縮集于一身的圖像采集模塊，它是通過比較簡單的串行口指令來控制圖像的捕捉和獲取，并對采集到的圖像完成JPEG格式的壓縮，接著通過串口輸出。
    選用IWOW公司的TR800GPRS模塊，TR800的接收速率和發(fā)送速率都能夠保證穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)數(shù)據(jù)、傳真、語音傳輸和短消息服務。TR800超低的功耗能夠保證其在使用電池的情況下正常工作，它具有標準的AT指令集接口，與ESTI GSM Phase2+標準兼容，支持文本和PDU格式的的短信傳輸，支持Group3(Class2．0)協(xié)議的傳真功能和語音功能。TR800的下載速度最大可達85．6kbps，內部嵌入了TCP／IP協(xié)議棧，WAP協(xié)議棧和MMS(彩信)協(xié)議棧。
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4 系統(tǒng)軟件分析
    本系統(tǒng)的程序主要就是單片機控制程序。主要作用就是配合系統(tǒng)的硬件功能，保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行起來，達到設計要滿足的要求。系統(tǒng)的監(jiān)視終端軟件結構函數(shù)如表1所示。

4. 1 圖像采集模塊通信協(xié)議
    攝像頭模塊的軟件主要包含兩部分，即攝像頭初始化子程序和攝像頭拍照子程序。攝像頭通信時采用的協(xié)議是UART串行協(xié)議，與微控制器每次傳遞6個字節(jié)的單獨指令，指令的包頭為0xAA。攝像頭模塊與單片機之間通信時，采用的通信方式是應答的方式。
4．2 用戶終端請求協(xié)議
    如果用戶想主動了解家中的安全情況，可以通過手機給GPRS模塊傳送短信息命令，進入串口接收中斷入口，微控制器觸發(fā)攝像頭拍攝現(xiàn)場照片，然后再由GPRS模塊以彩信的形式傳送。

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4．3 GPRS模塊軟件分析
    GPRS模塊TR800與微控制器STM32F103之間通過USART2這個串口進行數(shù)據(jù)通信，通過該串口，可以用標準的AT指令控制TR800，以完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)送。GPRS模塊TR800內嵌彩信協(xié)議棧，支持彩信的收發(fā)，通過串口用AT指令來控制模塊工作，部分指令為：
   
4．4 紅外感應程序
    微處理器STM32F103的紅外檢測I／O口中斷發(fā)生則證明有人員闖入，這時要立刻觸發(fā)攝像頭模塊拍攝入侵者照片，隨后再將入侵者的照片數(shù)據(jù)發(fā)送出去或者是在NANDFLASH芯片中存儲。如下圖5所示。

5 結束語
    該系統(tǒng)將單片機技術、通信技術、網絡技術和計算機技術結合起來，通過一定的網絡設備建立起通信關系，具有高度的可靠性，集軟硬件為一體，是對待監(jiān)測范圍內的待監(jiān)設備完成自動準確采集、傳輸?shù)南到y(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低、實用方便、人機界面友好等優(yōu)點，從而滿足用戶對家庭安全的需求。