基于ARM9的室內(nèi)無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要 基于ARM9和GPRS模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。文中給出了硬件和軟件設(shè)計(jì)方案，硬件上不僅實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)控和家電智能控制，還實(shí)現(xiàn)了無線報(bào)警及遠(yuǎn)程控制；軟件上基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)和Qt／Embedded設(shè)計(jì)了具有良好人機(jī)交互界面的應(yīng)用程序。系統(tǒng)成本低、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞 ARM9；嵌入式LINUX；GPRS模塊；無線監(jiān)控

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，無線監(jiān)控系統(tǒng)以其便捷、實(shí)用、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等場(chǎng)合，更走進(jìn)了人們的日常生活，給人們的生活帶來了便捷的信息化服務(wù)。文中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM9的室內(nèi)無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境信息監(jiān)控、智能家居控制、圖像信息采集存儲(chǔ)及與用戶實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程信息交互的功能，并可在緊急情況下報(bào)警。在智能樓宇、智能家居、農(nóng)業(yè)大棚、養(yǎng)殖等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)總體架構(gòu)
無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)以ARM9為核心，主要實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境信息采集、智能家居控制、圖像信息采集、遠(yuǎn)程無線監(jiān)控報(bào)警等功能。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示，由7個(gè)主要模塊構(gòu)成。其中室內(nèi)信息采集模塊實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境信息的采集，由不同的傳感器完成，溫濕度傳感器用于采集室內(nèi)溫濕度、紅外傳感器探測(cè)是否有人闖入、煙霧傳感器探測(cè)是否有火災(zāi)發(fā)生、氣敏傳感器探測(cè)是否有煤氣泄漏。室內(nèi)家居控制模塊根據(jù)用戶手機(jī)發(fā)回的指令或采集到的室內(nèi)信息來控制家電的開關(guān)。CMOS攝像頭用于拍攝室內(nèi)狀況，當(dāng)有盜賊闖入室內(nèi)時(shí)可抓拍其頭像發(fā)送給手機(jī)并存入SD卡。SD卡用于保存攝像頭拍攝的圖片及室內(nèi)環(huán)境狀態(tài)的歷史信息。蜂鳴器在室內(nèi)環(huán)境發(fā)生異常時(shí)響起，可用于喚醒用戶，在盜賊闖入時(shí)還可起到威懾作用。觸摸屏用于顯示人機(jī)交互界面，配置報(bào)警系統(tǒng)，觀測(cè)室內(nèi)狀態(tài)，查看歷史信息等。GPRS模塊可實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)控，用戶通過發(fā)送短信給系統(tǒng)以查詢室內(nèi)狀態(tài)及控制室內(nèi)家居，在室內(nèi)出現(xiàn)異常時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)送遠(yuǎn)程告警信息及圖片給用戶。

1．2 ARM9核心控制模塊
系統(tǒng)核心控制由三星公司的ARM9處理器S3C2440完成，S3C2440是一款高性能32位RISC微處理器，采用ARM920T內(nèi)核，0．13μm的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元，主頻可達(dá)400 MHz。設(shè)計(jì)中采用友善之臂的最小系統(tǒng)Micro2440，其包含基本電源電路、復(fù)位電路、標(biāo)準(zhǔn)JTAG調(diào)試口、用戶調(diào)試指示燈、CPU和存儲(chǔ)單元等。其中存儲(chǔ)單元有64 MB的SDRAM、64 MB的NAND Flash及2 MB的NOR Flash，另外它的U型接口拓展了各種常用總線、LCD及CAMERA接口、GPIO等。
1．3 室內(nèi)信息采集模塊
溫濕度傳感器采用Sensirion公司的數(shù)字傳感器SHT11，采用CMOSens技術(shù)將濕敏感元件、測(cè)溫元件、14位A／D和串行接口電路集成在一起，具有響應(yīng)速度快、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)中采用GPIO口模擬其串口協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的讀寫。紅外探測(cè)器采用探測(cè)距離達(dá)10 m的ZT-7225，由12 V供電，繼電器輸出。氣敏傳感器采用對(duì)甲烷及天然氣敏感的MQ-4傳感器，隨著氣體濃度的升高，其內(nèi)阻變小。設(shè)計(jì)電路如圖2所示，其中可變電阻可設(shè)定不用的報(bào)警閾值，煙霧傳感器采用對(duì)煙霧敏感的MQ-2。設(shè)計(jì)中將紅外、氣敏及煙霧傳感器的輸出通過與門產(chǎn)生中斷信號(hào)送至處理器。