湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳新喜

本文提出一種武警報(bào)警信息系統(tǒng)終端，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)響應(yīng)，支持以太網(wǎng)和WIFI兩種通信模式，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)哨位報(bào)警和固定哨位報(bào)警，語(yǔ)音和顯示報(bào)警信息用戶可自行定制。采用STM32處理器模塊、擴(kuò)展了MP3、LCD觸摸屏、SD卡、LED、按鍵、繼電器等子模塊，主要負(fù)責(zé)檢測(cè)按鍵輸入、生成/解析通信協(xié)議、讀取存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)立體化報(bào)警、外部設(shè)備控制等工作，C8051F340處理器擴(kuò)展了以太網(wǎng)通信子模塊和WIFI通信子模塊，主要負(fù)責(zé)報(bào)警數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并通過UART接口與STM32處理器傳輸通信數(shù)據(jù)。經(jīng)檢測(cè)，該信息系統(tǒng)簡(jiǎn)單。

隨著時(shí)代的發(fā)展和信息技術(shù)的進(jìn)步，武警執(zhí)勤全部依靠人工哨所式執(zhí)勤已經(jīng)不再適應(yīng)，武警執(zhí)勤范圍廣、情況復(fù)雜，完全靠人工哨所式開展工作，效率低下，而且信息不能進(jìn)行有效分析，基于此，本文擬開發(fā)一款武警報(bào)警信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以大幅減輕武警的工作負(fù)擔(dān)，提高執(zhí)勤的效率，而且大大提升了全面應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的能力，避免不必要的損失，因此，武警部隊(duì)對(duì)于可靠的報(bào)警信息系統(tǒng)一直有較高的需求。當(dāng)前，市面上的報(bào)警終端大多為固定置式裝置，存在體積大、成本高、無法應(yīng)用于移動(dòng)哨位等問題，而市場(chǎng)上的一些無線便攜式終端又存在功能簡(jiǎn)單、報(bào)警形式單一等問題。因此，設(shè)計(jì)一款便攜優(yōu)良的武警報(bào)警信息系統(tǒng)迫在眉睫。

1 整體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

STM32是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，其中通信主要依靠以太網(wǎng)和WIFI進(jìn)行通訊，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)計(jì)以太網(wǎng)和WIFI模塊，報(bào)警主要通過語(yǔ)音和聲光報(bào)警，另外還設(shè)置有觸摸屏報(bào)警模塊和信息存儲(chǔ)模塊，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析等。按鍵模塊作為輸入設(shè)備，繼電器模塊作為終端控制強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換器。

2 主要硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊設(shè)計(jì)

該終端的電源模塊電路如圖2所示。

圖2 電源模塊電路

該系統(tǒng)主要采用+12V供電，可以采用穩(wěn)壓電源或者開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)即可，然后采用LM2575集成穩(wěn)壓電路，可以輸出+5V的直流電壓，最后通過三端穩(wěn)壓器件，從+5V轉(zhuǎn)換到+3.3V的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)中的電源可由此一個(gè)實(shí)現(xiàn)。電流值可以達(dá)到1A。

2.2 語(yǔ)音報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)

語(yǔ)音報(bào)警模塊是該終端設(shè)備的重要組成部分，其具體的設(shè)計(jì)原理圖如圖3所示。語(yǔ)音解碼模塊采用VS1003。采集到的信號(hào)通過SPI與STM32核心處理器進(jìn)行通訊。

圖3 語(yǔ)音解碼模塊原理圖

2.3 C8051F340處理器電路設(shè)計(jì)

本終端以太網(wǎng)模塊采用8位總線控制的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)芯片CP2200。具體的設(shè)計(jì)原理圖如圖4所示。圖中HARD_A[0..7]連接8位撥碼開關(guān)，表示終端地址的后8位，可實(shí)現(xiàn)硬件改變終端地址。

圖4 以太網(wǎng)控制電路設(shè)計(jì)原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

圖5為軟件結(jié)構(gòu)圖，列出了軟件主要組成部分。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)的模塊情況，分模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的主要部分包含輸入模塊、輸出模塊、存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通訊模塊。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一般采用SD卡實(shí)現(xiàn)，通訊模塊則采用以太網(wǎng)收發(fā)和WIFI的模式。輸出模塊由繼電器控制和報(bào)警輸出。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)圖

3.1 主程序設(shè)計(jì)流程

STM32處理器主程序流程圖如圖6所示。

圖6 STM32處理器程序主流程圖

程序第一步進(jìn)入初始化，立即檢測(cè)按鍵和觸摸按鍵，不斷檢測(cè)包間按鍵輸入是否觸發(fā)，如果是則判斷按鍵確認(rèn)，輸入事件。然后重新設(shè)置對(duì)應(yīng)繼電器狀態(tài)，生成相應(yīng)的報(bào)警文件并保存在SD卡中，然后在判斷該情況是否需要上報(bào)以太網(wǎng)，如有需要，則根據(jù)通訊協(xié)議，生成相關(guān)的數(shù)據(jù)包發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。如果報(bào)警按鍵輸入沒有觸發(fā)，則判斷串口是否接收了中斷觸發(fā)，在判斷過程中，還應(yīng)該判斷該觸發(fā)的信號(hào)與否來自報(bào)警地址段，用SD卡記錄報(bào)警信息。

3.2 以太網(wǎng)程序流程

圖7為以太網(wǎng)程序流程圖。

圖7 以太網(wǎng)程序流程圖

程序開始執(zhí)行后，先關(guān)閉看門狗，然后對(duì)單片機(jī)和CP2200進(jìn)行初始化，設(shè)置好終端地址后，判斷初始化協(xié)議是否成功，一旦成功則連接判斷網(wǎng)絡(luò)連接和是否有以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，如果連接正常并且接受到了UPD數(shù)據(jù)包，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送給STM32核心處理模塊進(jìn)行處理。如果沒有接受到以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)包，則接受來自STM32的數(shù)據(jù)包，并將其通過以太網(wǎng)發(fā)送到其他終端設(shè)備。

4 總結(jié)與結(jié)論

圖8為L(zhǎng)CD報(bào)警界面圖，圖9為終端的調(diào)試圖。

圖8 報(bào)警界面圖

圖9 終端調(diào)試圖

本終端經(jīng)過反復(fù)測(cè)試表明，本報(bào)警終端各模塊可協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)報(bào)警、命令、查詢等功能。不過本終端未能完全實(shí)現(xiàn)便攜性，在以后工作中將裁剪部分中能，將終端做成完全便攜的設(shè)備。另外，本終端所有實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，為經(jīng)過惡劣環(huán)境的測(cè)試，應(yīng)考慮增加更多保護(hù)電路。同時(shí)可考慮增加GPS和視頻傳輸功能，使終端更加強(qiáng)大，不過工作量也會(huì)更加強(qiáng)大。