智能視頻監(jiān)控電路設(shè)計(jì)圖集錦 —電路圖天天讀（36）

　　TOP1 單片機(jī)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

　　防侵入式智能監(jiān)控系統(tǒng)

　　它是由紅外傳感器、監(jiān)視器、中央控制器、記錄設(shè)備及報(bào)警輔助設(shè)備等幾部分組成。當(dāng)有物體進(jìn)入被監(jiān)控區(qū)域時(shí)紅外傳感器給控制系統(tǒng)相應(yīng)的信號(hào)，控制系統(tǒng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析并自動(dòng)啟動(dòng)所對(duì)應(yīng)的監(jiān)視器，當(dāng)控制系統(tǒng)得到視頻信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)控制記錄設(shè)備進(jìn)行記錄，這樣不但可以節(jié)省記錄媒介，并且可以更進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，亦可降低便攜設(shè)備的能耗。

　　紅外信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)

　　如圖4所示，熱釋電紅外傳感器的額定工作電流 15mA，工作電壓為2.2-15 V，由4個(gè)運(yùn)放組成2級(jí)放大和1個(gè)比較電路。輔以4個(gè)施密特觸發(fā)器構(gòu)成的延時(shí)電路，在本電路里用的7805提供1個(gè)穩(wěn)定的電源。當(dāng)給傳感器的+Vss端施加穩(wěn)定的5V電壓時(shí)，只要有300-320K的黑體溫度被檢測(cè)到時(shí)，傳感器的輸出電壓通過(guò)連續(xù)兩級(jí)信號(hào)放大，再由比較放大器比較放大，當(dāng)達(dá)到一個(gè)設(shè)定的門(mén)限閾值時(shí)就輸出一個(gè)有效的信號(hào)經(jīng)過(guò)施密特觸發(fā)器組成的延時(shí)電路，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

　　USB視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)

　　我們采用PDIUSBD12芯片，這是一種價(jià)格便宜、功能完善的并行接口芯片，它支持多路復(fù)用、非多路復(fù)用和 DMA并行傳輸。PDIUSBD12接口芯片遵從協(xié)議USB1.1，適合于不同用途的傳輸類(lèi)型。PDIUSBD12需要外接微控制器（MCU）來(lái)進(jìn)行協(xié)議處理和數(shù)據(jù)交換，它對(duì)MCU沒(méi)有特殊要求，而且接口方便靈活，因此設(shè)計(jì)師可以選用自己熟悉的MCU對(duì)芯片進(jìn)行控制，也可利用Philips公司的固件結(jié)構(gòu)來(lái)縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間、降低風(fēng)險(xiǎn)、減小投資。

　　性能特點(diǎn)：PDIUSBD12除了具有USB設(shè)備的一般特性外，還具有如下特點(diǎn)：（1）是一種高性能的USB接口芯片，其內(nèi)部集成有 SIE（Serial Interface Engine）、320字節(jié)的FIFO、收發(fā)器和電壓調(diào)節(jié)器。（2）適用于大部分設(shè)備類(lèi)規(guī)范。可與任何外部微控制器/微處理器實(shí)現(xiàn)高速并行接口，其速度可高達(dá)2Mbit/s。（3）可進(jìn)行完全獨(dú)立的DMA操作。（4）主端點(diǎn)配置有雙緩沖，因而可提高數(shù)據(jù)的吞吐量、減小數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。（5）當(dāng)采用同步傳輸方式時(shí)，數(shù)據(jù)的傳輸速度為1Mbit/s;而采用批量傳輸方式的速度為1Mbyte/s。在使用上述方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可方便地使用多種中斷方式。（6）帶有可編程的時(shí)鐘輸出，與USB總線(xiàn)的連接可通過(guò)軟件來(lái)控制（Soft Connect TM）。（7）有兩種工作電壓可供選擇：分別為3.3±0.3V和3.6～5.5V。（8）輸出和數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)可通過(guò)USB連接指示燈來(lái)監(jiān)控。

　　紅外傳感信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì)

　　為了節(jié)約電能， 本終端采用紅外傳感器來(lái)檢測(cè)監(jiān)控區(qū)域有無(wú)人員進(jìn)入， 只在有人員進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)， 終端才進(jìn)入圖像采集、處理、傳輸狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用BISS0001芯片為熱釋電紅外傳感信號(hào)處理核心元件， 其應(yīng)用電路如圖2 所示。

　　圖2 紅外信號(hào)處理電路

　　圖2 中，7805 為三端穩(wěn)壓集成電路， 為信號(hào)處理電路提供電源。BISS0001 芯片的第9 引腳為觸發(fā)控制信號(hào)Vc的輸入腳， 工作中應(yīng)當(dāng)保證輸入電壓， 可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R3來(lái)達(dá)到目的。當(dāng)有行人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)， 熱釋電紅外傳感器PIR 將檢測(cè)到的人體發(fā)出的紅外線(xiàn)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)， 并將其送到BISS0001內(nèi)部， 信號(hào)經(jīng)BISS0001 處理后由2 腳輸出， 輸出Vo為低電平到高電平的跳變。如果BISS0001 工作在有效狀態(tài)不可重復(fù)觸發(fā)的情況下（即圖2 中S1 接低電平）， 高電平的持續(xù)時(shí)間為T(mén)s （Ts=49 152 R1C1）， 在Ts時(shí)間段結(jié)束時(shí)，輸出Vo即刻由高電平進(jìn)入低電平并被封鎖Ti （Ti =24R2C2 ） 時(shí)長(zhǎng)； 對(duì)于有效狀態(tài)可重復(fù)觸發(fā)的情況來(lái)講（ 即圖2 中S1 接高電平）， 如果在前一Ts時(shí)間段內(nèi)， 輸入的變化使得輸出有效狀態(tài)再次觸發(fā)， 則Vo高電平信號(hào)將從此刻算起再持續(xù)一個(gè)Tx時(shí)長(zhǎng)， 之后才轉(zhuǎn)換為低電平并進(jìn)入封鎖時(shí)間Ti。在封鎖時(shí)間內(nèi)， 即使由于負(fù)載的切換而引入的干擾也不會(huì)改變輸出Vo的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中讓S1 接高電平， 紅外傳感信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)Vo作為DM642 的外部中斷信號(hào)， 同時(shí)也作為T(mén)VP5150 芯片的節(jié)電模式輸入控制信號(hào)， 如圖2 所示。

　　圖像采集模塊設(shè)計(jì)

　　對(duì)于圖像采集模塊， 本設(shè)計(jì)采用TI 公司的TVP5150作為解碼芯片。TVP5150 是一款超低功耗的解碼芯片，正常操作時(shí)的功耗只有113 mW， 節(jié)電模式下功耗為1 mW， 并支持PAL/NTSC/SECAM 等格式， 它能將攝像頭所采集到的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換為YUV4:2：2 格式的ITU-R BT.656 數(shù)字信號(hào)， 它可以接收2 路復(fù)合視頻信號(hào)（CVBS） 或1 路S -Video 信號(hào)， 通過(guò)I2C 總線(xiàn)設(shè)置內(nèi)部寄存器， 可以選擇輸出8 位4:2：2 的ITU-R BT.656 數(shù)字信號(hào)（ 同步信號(hào)內(nèi)嵌）， 以及8 位4:2：2 的ITU-R BT.601 信號(hào)（同步信號(hào)分離， 單獨(dú)引腳輸出）。TVP5150 與DM642 的硬件連接如圖3 所示。

　　圖3 TVP5150 與DM642 硬件連接圖

　　TVP5150 芯片的AIP1A 和AIP1B 為模擬信號(hào)的輸入端， 該引腳需接0.1～1 μF 的濾波電容，HSYNC 為行同步信號(hào)的輸出引腳。由于本設(shè)計(jì)采用了同步信號(hào)內(nèi)嵌的ITU-R BT.656 格式， 所以該引腳未與DM642 相關(guān)引腳相連接。PND 引腳為省電模式的控制信號(hào)輸入端， 低電平有效， 與紅外傳感信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)Vo連接，當(dāng)監(jiān)控區(qū)域無(wú)行人走動(dòng)時(shí)，Vo為低電平， 這將使TVP5150 芯片進(jìn)入省電模式。YOUT［6:0］ 為BT.656/YUV數(shù)據(jù)輸出引腳，YOUT ［7］/I2CSEL 是BT.656/YUV 數(shù)據(jù)的第7 位， 也是I2C 接口設(shè)備地址設(shè)置位，TVP5150 設(shè)備地址由I2CSEL 引腳所接的上拉電阻或下拉電阻確定，I2CSEL 引腳的狀態(tài)與設(shè)備地址映射關(guān)系如表1 所示，DM642 和TVP5150 應(yīng)答過(guò)程中需要從片TVP5150 的地址。SCL、SDA 分別為I2C 接口的串行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)引腳，DM642 對(duì)TVP5150 內(nèi)部寄存器的訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)I2C 總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)。DM642 芯片的VP0D ［19:0］ 為視頻口VP0 的數(shù)據(jù)總線(xiàn)引腳， 其中VP0D ［8:2］ 與多通道串行口McBSP0 引腳復(fù)用， 為了將VP0D ［8:2］ 配置為VP0 的低位數(shù)據(jù)引腳，需要把PERCFG 寄存器中的VP0EN 位置1。VP0CLK0 為外部像素時(shí)鐘輸入引腳， 與視頻解碼芯片TVP5150 的像素時(shí)鐘輸出引腳PCLK/SCLK 連接。