基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1控制信息的傳遞在遠(yuǎn)程場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)中，通常會(huì)控制遠(yuǎn)程場(chǎng)景中攝像機(jī)的方向（包括上下、上、左、右360度），以便能夠?qū)崟r(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)各部分的情況。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景離控制中心(或控制者)較近時(shí),采用直接布線的方法,就可以將控制中心的控制信息送到被控?cái)z像機(jī)上;但當(dāng)被監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景離控制中心較遠(yuǎn)時(shí),采用直接布線的方法就不太適合,因?yàn)榇藭r(shí)布線不但費(fèi)用較高,控制信號(hào)必須專門(mén)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào),控制復(fù)雜,而且在很多的情況下(如存在不可逾越的障礙物),無(wú)法從控制中心到被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景布線。因此,在控制中心(或控制者)離被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景比較遠(yuǎn)時(shí),可采用公用電話網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)資源,實(shí)現(xiàn)控制信息的傳遞。利用公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程場(chǎng)景的監(jiān)測(cè)控制,主要要解決的問(wèn)題是,如何利用電話線傳遞控制信息。使用Modem(調(diào)制解調(diào)器)和計(jì)算機(jī)的結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)控制信息的傳遞問(wèn)題,但此時(shí),必須在控制中心和被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景各設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)及Modem,這不但費(fèi)用較高,而且在被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景的攝像機(jī)安裝環(huán)境(一般裝在高樓的樓頂或某一制高點(diǎn)),條件一般比較差,不適合安放一臺(tái)計(jì)算機(jī)。用Modem和計(jì)算機(jī)結(jié)合傳遞控制信息,其優(yōu)點(diǎn)在于,控制信息可以非常復(fù)雜和豐富,而在遠(yuǎn)程場(chǎng)景監(jiān)測(cè)時(shí),一般只要對(duì)攝像機(jī)的方位進(jìn)行控制,此時(shí)的控制信息較少,一般只要有幾十種不同的控制信息就足夠使用,因此,此時(shí)直接使用電話機(jī)上的雙音多頻(DTMF)信號(hào)(*、#及10個(gè)數(shù)字鍵,共12個(gè)鍵,一般作電話撥號(hào)用)或其組合,就足夠?qū)h(yuǎn)程被監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中的攝像機(jī)進(jìn)行有效的控制。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文介紹的電話遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)分三個(gè)部分,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。2.1電話語(yǔ)音卡及圖像采集卡實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的監(jiān)視控制功能,實(shí)現(xiàn)任意監(jiān)測(cè)環(huán)境中任一點(diǎn)的及時(shí)定位與監(jiān)測(cè)。中心監(jiān)控可以采用多媒體的界面仿真現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制和電話機(jī)直接控制兩種方式。多媒體的界面仿真現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制方式多媒體的界面仿真現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境控制系統(tǒng)由個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)與內(nèi)置電話語(yǔ)音卡和圖像采集卡組成。圖像采集卡實(shí)現(xiàn)將遠(yuǎn)程傳送來(lái)的圖像數(shù)字化處理,并顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上;電話語(yǔ)音卡實(shí)現(xiàn)電話機(jī)鍵盤(pán)的模擬功能,通過(guò)電話線發(fā)送指定的電話雙音多頻(DTMF)信號(hào);計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)電話語(yǔ)音卡及圖像采集卡的控制工作,并用多媒體方式顯示命令按鍵及開(kāi)窗顯示遠(yuǎn)程圖像,當(dāng)用戶按下某一指定鍵,則將該鍵對(duì)應(yīng)的控制命令(一般為多個(gè)電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)的組合)送到電話語(yǔ)音卡,控制語(yǔ)音卡發(fā)出相應(yīng)的雙音多頻(DTMF)信號(hào)(一般為多個(gè)雙音多頻(DTMF)信號(hào)組)。電話機(jī)直接控制方式中心控制直接由電話機(jī)完成,遠(yuǎn)程圖像由普通電視機(jī)顯示。當(dāng)用戶要控制遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí),先撥電話建立電話信道,然后再按相應(yīng)的雙音多頻(DTMF)信號(hào)鍵(即電話機(jī)鍵盤(pán)按鍵)。2.2控制命令的解碼實(shí)現(xiàn)控制中心用電話線方式發(fā)送來(lái)的雙音多頻(DTMF)電話信號(hào)序列組成的控制命令的解碼,并按控制中心的命令驅(qū)動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)和定位以及攝像機(jī)的各項(xiàng)動(dòng)作。2.3微波技術(shù)的實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程被監(jiān)測(cè)環(huán)境中實(shí)時(shí)圖像至控制中心的傳輸,及控制中心對(duì)接收到的遠(yuǎn)程圖像信號(hào)的解碼。遠(yuǎn)程圖像傳輸采用微波多路復(fù)用技術(shù),即MMDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)。由攝像機(jī)矩陣送出的電視信號(hào),經(jīng)過(guò)視頻信號(hào)處理器,將不同攝像機(jī)的視頻信號(hào)調(diào)制到相應(yīng)的射頻頻道上,然后再送入微波調(diào)制器進(jìn)行微波調(diào)制,最后通過(guò)微波天線,將微波信號(hào)傳送到監(jiān)控中心。在監(jiān)控中心,設(shè)置一接收微波天線,將接收到的微波信號(hào),送到微波解調(diào)器。由微波解調(diào)器解調(diào)出來(lái)的電視射頻信號(hào),送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。3語(yǔ)音雙頻編碼系統(tǒng)3.1mt14546簡(jiǎn)介電話機(jī)鍵盤(pán)上包括12個(gè)按鍵(*、#及10個(gè)數(shù)字鍵),在音頻設(shè)置條件下,每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)兩頻率的正弦波信號(hào)的組合,如表1所示。系統(tǒng)采用Motorola公司的MC145436雙音調(diào)多頻接收機(jī)作電話雙音多頻(DTMF)解碼核心。MC145436是硅柵CMOS大規(guī)模集成電路,包括有濾波器和譯碼器用于檢測(cè)一對(duì)音調(diào)是否符合十六進(jìn)制輸出雙音多頻(DTMF)標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)關(guān)電容濾波器技術(shù)用于定時(shí)控制和輸出電路的數(shù)字化。MC145436具有優(yōu)良的電源線噪聲指標(biāo)和撥號(hào)音的抑制性能,很適合遠(yuǎn)端控制設(shè)備的電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)的解碼工作。MC145436原理方框圖如圖2所示。利用MC145436及電話?cǎi)詈想娐?、DTMF信號(hào)放大電路,可構(gòu)成一個(gè)電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)的解碼電路,如圖3所示。由電話線上來(lái)的雙音多頻(DTMF)及電話直流供電混合信號(hào),經(jīng)耦合器T,濾除電話線上的直流信號(hào)。然后送入放大器,將雙音多頻信號(hào)進(jìn)行放大后,再經(jīng)過(guò)一個(gè)耦合電容,送入MC145436雙音多頻(DTMF)解碼芯片。經(jīng)MC145436芯片解碼后,DV信號(hào)變?yōu)橛行?高電平),同時(shí)輸出4位代碼(D8,D4,D2,D1)。4位代碼(D8,D4,D2,D1)與電話鍵盤(pán)上按鍵的關(guān)系如表2所示。3.2系統(tǒng)關(guān)閉的情況由于電話遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)一般都放置于無(wú)人值守的環(huán)境,因此,在不使用的情況下,系統(tǒng)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài);另外,當(dāng)出現(xiàn)誤操作時(shí),系統(tǒng)應(yīng)可以自動(dòng)復(fù)位。因此,在DTMF解碼系統(tǒng)中,設(shè)置系統(tǒng)電源總開(kāi)關(guān),自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)。1解碼系統(tǒng)的關(guān)閉系統(tǒng)電源總開(kāi)關(guān)的作用是打開(kāi)解碼系統(tǒng)和關(guān)閉解碼系統(tǒng)。DTMF解碼系統(tǒng)利用電話振鈴信號(hào),作為系統(tǒng)開(kāi)啟信號(hào),其實(shí)現(xiàn)方法如圖4所示。當(dāng)電話振鈴信號(hào)到來(lái)時(shí),電話線路上的90V振鈴交變信號(hào),經(jīng)耦合器T1后,再經(jīng)過(guò)一個(gè)橋電路B1及濾波電路后,變成一個(gè)直流的信號(hào),加在可控硅Q的G端上,打開(kāi)可控硅Q。動(dòng)力電(220V交流)經(jīng)可控硅Q后,驅(qū)動(dòng)解碼系統(tǒng)上的直流電源,為整個(gè)解碼系統(tǒng)提供電源。此時(shí),解碼系統(tǒng)的電源又反過(guò)來(lái)保持可控硅Q一直處于開(kāi)啟狀態(tài),從而保持整個(gè)解碼系統(tǒng)處于開(kāi)啟工作狀態(tài)。當(dāng)用戶使用完控制系統(tǒng)后,需要關(guān)閉解碼系統(tǒng)時(shí),發(fā)送一個(gè)“關(guān)閉解碼系統(tǒng)”命令,解碼系統(tǒng)即自動(dòng)關(guān)閉;另外,在出現(xiàn)誤操作,如用戶掛機(jī)時(shí),未先發(fā)“關(guān)閉解碼系統(tǒng)”命令,或一個(gè)非法用戶無(wú)意中打開(kāi)了解碼系統(tǒng),系統(tǒng)都可以利用自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)送來(lái)的關(guān)機(jī)命令,關(guān)閉解碼系統(tǒng)。關(guān)閉解碼系統(tǒng)電路如圖4所示。當(dāng)用戶“關(guān)閉解碼系統(tǒng)”命令或系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位關(guān)機(jī)命令到來(lái)時(shí),通過(guò)與非門(mén)U1后,驅(qū)動(dòng)繼電器KR接通,使可控硅Q的K、A兩端短路,從而使可控硅Q進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài),切斷動(dòng)力電,關(guān)閉整個(gè)解碼系統(tǒng)。2動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)當(dāng)用戶掛機(jī)前,未關(guān)閉解碼系統(tǒng)時(shí),自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)經(jīng)一設(shè)定延遲后,會(huì)自動(dòng)發(fā)出關(guān)機(jī)命令,關(guān)閉整個(gè)解碼系統(tǒng)。自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路如圖5所示。自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間由R、C組成的電路控制。當(dāng)用戶正在進(jìn)行操作時(shí),每當(dāng)按下電話鍵盤(pán)上的一個(gè)按鍵,則MC145436的第12端(DV)變?yōu)楦唠娖?該信號(hào)作為自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路的Sin信號(hào),快速對(duì)電容C進(jìn)行充電。當(dāng)用戶松開(kāi)電話按鍵,則DV變?yōu)榈?即Sin為低,此時(shí),電容C通過(guò)電阻R進(jìn)行放電。當(dāng)C電容上的電壓(即U-4)低于U-5上的電壓時(shí),Sout輸出一個(gè)低電平,即自動(dòng)復(fù)位信號(hào)變?yōu)橛行А?電話系統(tǒng)控制信號(hào)本文介紹的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像場(chǎng)景遙測(cè)控制系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)視距范圍內(nèi)的圖像實(shí)時(shí)傳輸和控制。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明,采用電話機(jī)作控制器,采用電話雙音多頻(DT