摘  要： 基于單片機硬件系統(tǒng)以及Keil C軟件開發(fā)平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了應(yīng)用于家庭用戶的小型監(jiān)控報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過紅外傳感器探測到入侵者，驅(qū)動蜂鳴器報警并產(chǎn)生相應(yīng)信號通過串口線傳送至PC控制端，控制端啟動攝像頭及時抓拍現(xiàn)場圖片并保存。
關(guān)鍵詞： C8051F120；紅外傳感器；UART；視頻監(jiān)控

　傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控需要有專業(yè)的設(shè)備、高額的費用以及大量的視頻存儲要求，難以在一般家庭用戶中得到廣泛應(yīng)用?；诩t外傳感器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備了監(jiān)控的基本功能，能實現(xiàn)視頻實時顯示、抓拍及報警，可單獨使用亦可作為智能家居的部分模塊。紅外傳感器的應(yīng)用避免了大量無意義的視頻的保存，系統(tǒng)只在有外部物體進入感應(yīng)區(qū)時才進行抓拍保存圖像，節(jié)省存儲空間，容易在家庭用戶中得到推廣應(yīng)用。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計方案
　系統(tǒng)整體設(shè)計如圖1所示，監(jiān)控端（系統(tǒng)設(shè)置兩個，可靈活部署）以C8051F120單片機為核心，通過單片機的I/O口連接蜂鳴器和紅外監(jiān)控器，PC機通過RS232與單片機相連，攝像頭由PC機控制。
該系統(tǒng)通過紅外傳感器探測入侵物體，使用C8051F120的I/O口P2.0對紅外傳感器感應(yīng)的紅外線信號進行響應(yīng)，驅(qū)動蜂鳴器報警并產(chǎn)生警示信號，通過串口線傳送至PC，PC控制端啟動攝像頭及時抓拍現(xiàn)場圖片并保存。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 C8051F120介紹
　系統(tǒng)監(jiān)控終端采用C8051F120單片機作為控制核心，實現(xiàn)對紅外傳感器采集數(shù)據(jù)的處理以及與PC控制端的通信。
　C8051F120是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片，其主要特性如下[1]：高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP-51內(nèi)核；100 kS/s的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān)；128 KB可在系統(tǒng)編程的Flash存儲器；兩個UART串行接口；5個通用的16位定時器；具有6個捕捉/比較模塊的可編程計數(shù)器/定時器陣列；片內(nèi)看門狗定時器；可在工業(yè)溫度范圍（-45 ℃~+85 ℃）工作。
2.2 C8051F120對紅外傳感器的控制
　C8051F120的I/O口P2.0與紅外傳感器相連，如圖2所示，對紅外傳感器感應(yīng)的紅外線信號進行查詢，一旦查詢到P2.0端口送來的信號發(fā)生電平變化，單片機即作出響應(yīng)，驅(qū)動蜂鳴器報警并向PC發(fā)送警示信號。

　單片機C8051F020的UART0口是一個具有幀錯誤檢測和地址識別硬件的增強型串行口。UART0可以工作在全雙工異步方式或半雙工同步方式，并且支持多處理器通信。對UART0的控制和訪問是通過相關(guān)的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（SCON0）和串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF0）來實現(xiàn)的。一個SBUF0地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器。讀操作將自動訪問接收寄存器，而寫操作自動訪問發(fā)送寄存器。
3 C8051F120與PC的串口通信
　串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式，異步通信是比較常用的傳送方式。串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率（通信協(xié)議）。系統(tǒng)約定其通信協(xié)議如下：
?。?）串行通信波特率為9 600 b/s；
?。?）幀格式為：1 bit起始位，8 bit數(shù)據(jù)位，1 bit停止位，無奇偶校驗位；
?。?）設(shè)定由單片機主動聯(lián)絡(luò)PC機。
3.1 發(fā)送端
　C8051F120單片機為信號發(fā)送端，開始工作后C8051F120初始化串口并檢測P2.0信號（連接到紅外傳感器的引腳），當(dāng)P2.0為真時向串口發(fā)送警示信息（設(shè)定為字符“1”）。根據(jù)通信協(xié)議，因波特率為9 600 b/s，選用定時器T1作為波特率發(fā)生器，晶振為11.059 2 MHz，定時器T1工作于方式2，定時器初值為0xfd。
3.2 接收端
　PC在接收到串口發(fā)來的警示信息后會啟動攝像頭工作，接收端程序設(shè)計采用VC++6.0開發(fā)平臺調(diào)用API函數(shù)來實現(xiàn)。程序工作流程如下：首先設(shè)置好串口參數(shù)，再開啟串口監(jiān)測工作線程，串口監(jiān)測工作線程監(jiān)測到串口接收到的數(shù)據(jù)，就以消息方式通知主程序，激發(fā)消息處理函數(shù)來進行數(shù)據(jù)處理。
4 上位機功能設(shè)計與實現(xiàn)

　PC控制端應(yīng)用程序包括三大模塊：串口監(jiān)視模塊、視頻采集模塊和圖像保存模塊。串口監(jiān)視模塊監(jiān)聽串口狀態(tài)，是否有單片機發(fā)來的警示信息；視頻采集模塊控制攝像頭進行圖片抓拍。
程序第一次運行時會在C盤下創(chuàng)建media文件夾用于保存抓拍圖片，每次保存時程序會檢查media目錄下是否有當(dāng)前日期的目錄，沒有則創(chuàng)建，并且會在當(dāng)前日期目錄下創(chuàng)建兩個文件夾video1和video2，里面分別放兩個監(jiān)控源所拍攝的圖片。監(jiān)控程序可對攝像頭的圖像及其他格式進行設(shè)置。
　本文提出的基于紅外傳感器的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，較為適合小型用戶使用，使用的設(shè)備為普通的USB攝像頭和個人電腦，只要能對紅外傳感器合理部署就可對所需的場合進行監(jiān)控。
參考文獻
[1] 潘琢金，孫德龍，夏秀峰譯.C8051F單片機應(yīng)用解析[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.
[2] 童長飛.C8051F系列單片機開發(fā)與C語言編程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.
[3] 施國君.C8051FXXX高速SOC單片機原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.