華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程基礎(chǔ)教學(xué)與訓(xùn)練中心　史艷玲

基于WIFI的360°遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程基礎(chǔ)教學(xué)與訓(xùn)練中心史艷玲

本設(shè)計(jì)控制部分采用STC89C52RC芯片，通過(guò)DS1302芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘日歷功能，通過(guò)LCD1602實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示功能，通過(guò)按鍵可以控制時(shí)間日歷的校準(zhǔn)和步進(jìn)電機(jī)的控制。WIFI部分采用了大亞科技的DB120路由器，寫入Openwrt小型linux系統(tǒng)，安裝mjpg-streamer驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)視頻的采集、壓縮和WIFI傳輸。

WIFI；視頻監(jiān)控；時(shí)鐘；日歷；步進(jìn)電機(jī)

引言

隨著信息化和互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的加速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也日趨成熟，視頻監(jiān)控功能得到廣泛的普及。基于WIFI的視頻監(jiān)控系統(tǒng)與變電站二次保護(hù)設(shè)備結(jié)合，可以保障變電站安全穩(wěn)定的運(yùn)行，監(jiān)控中心值班人員可以借助該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的有效監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站運(yùn)行過(guò)程中的各種安全隱患。從而為推動(dòng)電網(wǎng)管理的自動(dòng)化、綜合化、集中化和智能化提供更有力的保障［1］。

本設(shè)計(jì)基于WIFI的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究，以應(yīng)用為主要方向，分為物理功能控制和視頻圖像處理及傳送兩大功能板塊。物理功能控制版塊，是以STC89C52RC為核心的底層硬件，外接DS1302計(jì)時(shí)電路、LCD1602液晶顯示屏、與攝像模塊同軸機(jī)械連接的步進(jìn)電機(jī)。視頻圖像處理及傳送板塊采用DB120路由器，刷入Openwrt操作系統(tǒng)并安裝mjpg-streamer視頻流處理程序，掛載UVC攝像頭。該裝備能夠通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境圖像信息并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信方式發(fā)送到手機(jī)和計(jì)算機(jī)終端。

1.系統(tǒng)組成

基于WIFI的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為物理功能控制和視頻圖像處理及傳送兩大功能板塊。根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)，總體結(jié)構(gòu)包括：STC89C52RC芯片及其最小系統(tǒng)、ULN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、DS1302計(jì)時(shí)芯片電路、LCD1602液晶顯示屏及其周邊電路、bcm6358芯片路由器，UVC攝像頭和四相五線步進(jìn)電機(jī)?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)整體方案圖

2.硬件設(shè)計(jì)

2.1步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)與攝像頭同軸連接，實(shí)現(xiàn)視頻采集的360度精準(zhǔn)監(jiān)控。本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)攝像頭旋轉(zhuǎn)時(shí)，要求較高的穩(wěn)定性，故采用五線四相的雙極性步進(jìn)電機(jī)。

采用的UNL2003驅(qū)動(dòng)電路，該電路是一種高耐壓、大電流的達(dá)林頓陳列，由七個(gè)NPN達(dá)林頓管組成。每一對(duì)達(dá)林頓都聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。

2.2WIFI傳輸模塊

本設(shè)計(jì)中，視頻流數(shù)據(jù)處理及WIFI傳送功能的實(shí)現(xiàn)，在硬件上采用大亞科技的DB120路由器。DB120使用的是BCM6358 300Mhz的CPU，采用16M Flash（S29芯片），配有32M內(nèi)存，帶有雙USB接口，在硬件配置上基本滿足640*480像素的視頻流處理。在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，PC通過(guò)PL2303模塊與DB120連接，通過(guò)串行通訊的方式寫入Openwrr系統(tǒng)。本系統(tǒng)的輸入部分采用按鍵，對(duì)時(shí)鐘程序的選位、加、減功能和步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)功能共五個(gè)變量進(jìn)行控制。采用DS1302芯片設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，LCD1602 設(shè)計(jì)液晶顯示電路［2-3］。

3.軟件設(shè)計(jì)

3.1主程序

主程序設(shè)計(jì)思路為：進(jìn)行各模塊的初始化，然后判斷控制電機(jī)的按鍵是否按下，若是則執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。若沒(méi)檢測(cè)到按鍵按下，則讀取DS1302中的年月日時(shí)分秒信息，并在LCD1602中顯示。然后檢測(cè)時(shí)間控制按鍵是否按下，若是，將時(shí)間校準(zhǔn)并重新寫入DS1302。然后循環(huán)執(zhí)行上述程序。

3.2Openwrt系統(tǒng)的安裝與參數(shù)配置

路由器的一對(duì)串口通過(guò)PL2303USB轉(zhuǎn)串口通訊線連接到電腦；使用PuTTY登錄路由器。PuTTY是一個(gè)Telnet、SSH、rlogin、純TCP以及串行接口連接軟件；進(jìn)入CEF模式，輸入路由器用戶名和密碼，登錄路由器192.168.1.1，上傳Openwrt系統(tǒng)安裝包，進(jìn)行刷機(jī)。

設(shè)置程序使用行列掃描的方式實(shí)現(xiàn)按鍵輸出功能，LCD顯示，還有定時(shí)器中斷，外部中斷，串口通信等程序。

圖2　手機(jī)連接DB120路由器

圖3　WIFI實(shí)時(shí)監(jiān)控截圖

4.設(shè)計(jì)結(jié)果與應(yīng)用

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了WIFI視頻監(jiān)控，時(shí)鐘顯示及按鍵校正，按鍵控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)三個(gè)主要功能。

（1）給路由器上電，等待系統(tǒng)開啟后，掛在攝像頭燈亮，進(jìn)入工作狀態(tài)。

（2）打開手機(jī)或電腦，開啟WIFI并搜索加入wifi-robot熱點(diǎn)。如圖2所示。

（3）瀏覽器打開路由器視頻映射網(wǎng)址：192.168.1.1：8080/？a ctiom=stream，實(shí)時(shí)顯示攝像頭捕捉到的視頻（見圖3）。

5.結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為微控制器，通過(guò)搭建基于Openwrt的服務(wù)器，攝像頭驅(qū)動(dòng)及視頻流處理程序的安裝，支持多臺(tái)終端設(shè)備同時(shí)接入，連接上WIFI的終端設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)顯示UVC攝像頭捕獲的視頻，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)與攝像頭同軸連接，控制步進(jìn)電機(jī)就可以帶動(dòng)攝像頭實(shí)現(xiàn)了360度可實(shí)現(xiàn)無(wú)死角的監(jiān)控同步時(shí)間顯示功能。時(shí)鐘顯示部分可通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)年、月、日、時(shí)、分、秒、星期的調(diào)整，電路自帶CR2302電池，在沒(méi)有外電路供電的情況下仍能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這種基于WIFI技術(shù)的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、性能穩(wěn)定可靠。

［1］程翠，殷樹才，彭勇.基于WIFI的變電站遠(yuǎn)程無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.信息通信，2013，9：51-52.

［2］任志敏.基于DS1302和LCD1602的萬(wàn)年歷系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2015，3：28-30.

［3］趙亮.跟我學(xué)單片機(jī)（七）——LCD1602液晶顯示模塊［J］.電子制作，2011，7：74-77.

史艷玲（1976-），女，碩士研究生，講師，主要研究方向：高電壓絕緣與荷電噴霧。