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多媒体课室监控管理系统 Monitoring and control system in multimedia classroom 摘 要 本系统以 S3C2410 作为主控制器，以嵌入式 Linux 为操作系统，使用了 Embest EduKit-III 教学实验平台中 HOST USB 、串口、触摸屏、RJ45 等资源实现了对多媒体 课室的视频、温度等信息的采集和传输. 系统包含了图像采集系统，zigbee 无线传感器 网络系统，读卡门禁系统，远程控制系统。整个系统是一个实时远程监控和管理系统， 利用嵌入式 linux 操作系统对多种任务的调度，把各个系统采集到的信息，并处理各种 监控中心发送的控制信息，快速方便控制课室的各种设备和降低多媒体课室管理成本 关键词：关键词：S3C2410、嵌入式、嵌入式 Linux、CS8900A、传感器、传感器、ARM9 Zigbee Abstract Base on the embedded processor S3C2410 of Embest Edukit III board, this system uses Embedded Linux as operating system and take advantage of the hareware resouces on Embest Edukit III board such as UART , HOST USB , touch screen,RJ45 and so on. It implement the functin inculde video ,audio,temperture data collection and transmission.the system also include an access control system,so it can be used for security monitoring and checking on work attendance.the whole system is a realtime remote monitoring and control system,it uses the data collected to control every device in the classroom and cuts down the cost of management. Keywords: S3C2410、Embedded Linux、CS8900A、sensor、ARM9 Zigbee 目录目录 第第 1 章章 绪论绪论.5 第第 2 章章 系统方案系统方案.5 第第 3 章章 功能与指标功能与指标.6 3.1 功能.6 3.2 指标.6 3.2.1传输速率.6 3.2.2传感器指标.6 3.2.3摄像头.7 3.2.4zigbee无线传感网络.7 3.2.5突发事件响应.7 第第 4 章章 实现原理实现原理.7 4.1 系统硬件.7 4.2 操作系统.9 4.3 考勤系统.10 4.4 视频采集.12 4.6 网络传输.14 4.7 安全监控.15 4.8 ZIGBEE无线传感器网络 .16 4.9 远程控制.18 4.10 自动控制.18 第第 5 章章 硬件框图硬件框图.19 第第 6 章章 软件流程软件流程.22 第第 7 章章 系统测试方案系统测试方案.23 7.1 测试对象.23 7.2 测试方法.23 第第 8 章章 测试设备测试设备.23 第第 9 章章 测试结果测试结果.24 第第 10 章章 结果分析结果分析.24 第第 11 章章 实现功能实现功能.24 第第 12 章章 特色特色.24 参考文献参考文献.25 附录一附录一 BMP 文件格式文件格式.26 附录二、附录二、ZIGBEE 协议概述协议概述.27 1 第 1 章 绪论 多媒体电化教学、网络教学、远程教学等已在全国各地悄然兴起。各式各样的先进设操作 越来越复杂，使用户在使用时感到相当不便。多媒体中央控制系统利用计算机及微电脑技术 对多媒体电教室、会议室中的各种设备进行集中控制、管理。 随着各类学校的快速发展，面对新时代对教育的要求，多媒体教室必然会越来越多。也许 一间小学或者一间中学的多媒体教室并不多，可以用人工的方法来管理。当需要管理的是整 栋教学楼或者跨校区的多媒体教室，再用人工在每天上课的时候打开多媒体设备，下课之后 又一间一间地巡查关闭及设备情况，将会是一个巨大的工作量。 随着校园网络和多媒体教室的快速普及，整个学校的计算机网络建设将越来越受到教育人 士的重视。多媒体电化教学的无纸化、网络化和远程化，正以崭新的面貌和非凡的教学手段 进入各大、中、小学校，对过去传统校园建设来说无疑是一次重大的飞跃和变化。 采用多媒体智能管理系统，不仅可以更好节省人力管理，也更进一步挖掘多媒体教室的作用。 同时通过实现这个系统，可以很方便地移植方案到工厂仓库管理及物流系统，办公室设备 管理和安防系统。 采用多媒体智能管理系统，不仅可以更好节省人力管理，也更进一步挖掘多媒体教室的 作用。 同时通过实现这个系统，可以很方便地移植方案到工厂仓库管理及物流系统，办公 室设备管理和安防系统，通过增加流媒体服务器实现学校间和校区之间的视频会议等方面应 用。 第 2 章 系统方案 本系统由以 S3C2410 为处理器的客户端，和以处于控制中心的 PC 机的服务端组成。客 户端通过局域网可以把视频、传感器、读卡器收集的信息传送给服务端，并能接收服务端的 命令对课室的各种设备进行控制。 利用嵌入式 linux 对整个管理系统进行繁多任务的调度。Zigbee 传感器网络方便地将各 种传感器的信息发送到设备。根据需要还随时可以扩充 zigbee 对各种设备的控制。系统具有 良好的图形界面，用户可以通过客户端的触摸屏对视频、 、各类传感器和读卡器的工作状态 进行设置，也可以根据需要对系统控制课室内的各种设备进行设置。 利用这个智能管理系统，不仅可以直观地看到每个多媒体教室的投影仪，电脑，以及各种 设备的使用情况，也能随时监控教室的及人员的状况。利用智能的管理系统可以用软件提供 的扫描检查功能方便的控制下课后各种设备的关闭。管理系统的课程管理功能更进一步发挥 多媒体的智能化，可以根据设定的课程时间表打开以及关闭多媒体设备。利用校园里一卡通 功能管理系统不需要另外增加成本就可以实现简单的门禁功能，还可以记录学生以及老师的 考勤情况。另外，系统的安全监控可以简便地与物业管理的消防安防等系统无缝相连，扩展 系统的功能。 第 3 章 功能与指标 3.1 功能功能 （1） 、课程管理功能。根据预先设定课程时间可以定时控制及检查设备的开关及开关。 （2） 、考勤及门禁功能。利用校园一卡通实现门禁的管理，允许管理人员开关教室，允许在 特定时间开关。利用校园卡识别与服务器的通信实现考勤的管理。 （3） 、监控功能。利用各种防火防烟感应器实现对教室的安全管理。利用 Zigbee 网络将设备 的使用情况进行搜集，可以方便统计各种设备的使用情况，以便使设备长久可靠运行。利用 教室里的摄像头，可以随时监控考试或者上课的情况。 （4） 、远程控制功能:系统可以通过局域网接收控制中心发出的命令控制多媒体课室的各种设 备。 （5）自动控制功能：在无人值守情况下电器按自定规则运作。 （6） 、环境/模式能源管理功能。根据环境对多媒体教室的窗帘还有照明管理，节省电能的消 耗，环保。 （7） 、防盗功能。利用红外探测器监控是否有人非法进入课室。 （8） 、系统中加入了 Zigbee 模块用于传感器信息的无线传输，因此安装方便。 3.2 指标指标 3.2.1 传输速率传输速率 系统客户端与控制中心之间的数据传输速率不小于 1Mbps； 3.2.2 传感器指标传感器指标 温度传感器： 温度测量范围为-40+85 ，精度为2。 烟雾探测器： 工作电压：电池 9V 工作温度：-10+50 检测范围：20 平方米 静态电流：200uA 有线双鉴红外探测器： 工作电压：9V 工作电流：18mA 工作温度：-20+50 探测距离：6-12 米 感应角度 120 度圆锥角 3.2.3 摄像头摄像头 高解析度35万像素， 色彩位数 24bit ，USB接口。 3.2.4zigbee 无线传感网络无线传感网络 1.网络协调器（PAN）：工作电压 5V，功耗 150mw，传输命令时延小于 15ms，其他指标 同传感器无线传输模块。 2.传感器处理节点：工作电压 3V，温度范围-25 到 70 度，工作时的电流损耗小于 27mA，入 网时间小于 3s，定时信息发送周期为 1.5s，报警按钮延时小于 10s,调制方式是 Q-QFSK. 3.2.5 突发事件响应突发事件响应 当发生火灾或非法入侵等突发事件时，客户端通知控制中心的时间不超过 5 秒。 第 4 章 实现原理 4.1 系统硬件系统硬件 我们的系统硬件主要包括Embest EduKit-III教学实验平台、Zigbee发送和接收模块、网眼 V3000摄像头和各类传感器等，由于摄像头和传感器将在视频采集和安全监控那里提到，因 此在这里不作介绍。 Embest EduKit-III 教学实验平台是一款功能强大的 32 位的嵌入式开发板，里面采用了 SAMSUNG 公司的以 ARM7TDMI-S 为内核的处理器 S3C44B0X,同时可以兼容 S3C2410,具 有 JTAG 调试等功能。板上提供了一些键盘、LED 和串口、USB 等一些常用的功能模块， 并且具有 IDE 硬件接口，CF 存储卡接口、以太网接口和 SD 卡接口等等，对用户在 32 位 ARM 嵌入式领域进行开发实验非常方便。 图 4.1-1 板功能模块 Embest EduKit-III 教学实验平台的核心是其处理器 S3C2410,S3C2410 韩国三星电子公司 一款基于 ARM920T 内核的 16/32 为 RISC 嵌入式微处理器，主要面向手持式设备以及高性 价比、低功耗的应用，在系统中主要用到的 S3C2410 的资源如下： 1 个 LCD 控制器（支持 STN 和 TFT 带有触摸屏的液晶显示屏） ； SDRAM 控制器 3 个通道的 UART 触摸屏接口 2 个 USB 主机接口，1 个 USB 设备接口； Zigbee 发送和接收模块采用的是成都无线龙的 C51RF-3 开发套件，它的控制芯片采用的 是 CC2430，运用该芯片进行开发主要是因为 CC2430 是一款基于 51 内核的控制芯片，这样 ZigBee 就变为 51 代码组成的一堆软件。无论是无线数据传输、路由算法或网络拓扑等都是 各种函数的组合、代码组合。任何人熟悉 C51 编程，就较容易熟悉 ZigBee 的代码，同时将 自己的应用代码和 ZigBee 结合在一起。 图 4.1-2 Zigbee 模块实物图 4.2 操作系统操作系统 本系统的操作系统采用嵌入式 Linux。Linux 具有内核小，效率高，源代码开放，内核直接提 供网络支持等优点。但嵌入式系统的硬件资源毕竟有限，因此不能直接把 Linux 作为操作系 统，需要针对具体的应用通过配置内核、裁减 shell 和嵌入式 C 库对系统定制，使整个系统 能够存放到容量较小的 Flash 中。Linux 的动态模块加载，使 Linux 的裁减极为方便 ，高度 模块化的部件使添加非常容易。正因为 Linux 的上述优点，在本文实现的平台上，使用的操 作系统是对 Linux 进行了定制的 armlinux。它启用了 MMU（内存管理单元） ，是针对支持 MMU 的处理器设计的。 Linux 采用 2.4.18 内核，打上 Lkit2410.patch 补丁。交 叉编译工具采用 Cross2.95.3。在 Menuconfig 选项中选中了支持 USB Support、USB Camera OV511 Support 和 Led 支持静态加载。 4.3 用户界面用户界面 本系统使用 Qt 来开发客户端用户界面。开发软件包括 tmake1.11,Qt/Embedded2.37，Qt2.3.2 for X11,Qtopia1.70，e2fsprogs。 系统采用中文显示，并支持触摸屏输入，具有良好的用户交 互接口。 4.3 考勤系统考勤系统 考勤系统的大体功能为：客户端把从读卡器获得的卡号通过网络传输程序传输给服务端， 服务端程序运用 SQL 语言查询数据库，把查询结果显示和记录起来，然后又通过网络传输给 客户端并显示出来。 具体做法如下： 读卡器通过 RS485 接口接到 Edukit 实验箱，客户端有一进程采用 Select 语句一直监听是 否有数据到来。当有卡读入时，读卡器把卡号发送至串口。该进程就会收到数据后，然后通 过有名管道传到网络程序再发到服务端。 首先采用微软公司的 Access 2003 构建一个数据库，该数据库包含了若干个表，其中有 记录学生详细信息（包括校园卡卡号、学号、姓名、性别、专业、照片等）的表，也有记录 学生到课情况的表。对于某些教室或者实验室只允许一些学生进入的情况，又建立了一张学 生的权限表，用于表示该学生有无进入的权力。 图 4.3-1 学生信息表示例 图 4.3-2 学生进入某间课室的权限表示例 图 4.3-3 学生到课表示例 有了这个数据库后，当客户端通过局域网传输学生卡号过来时，服务端就会使用 SELECT 语句查询学生信息表和学生权限表，得到结果后再使用 INSERT 语句把需要的结果 数据和此时的时间加入到学生到课情况表中（如图 4.3-3 所示） 。 然后服务端也会把查询数据库的到的信息在本地显示出来让管理人员在远程查看进入课 室人员的详细信息，如图 4.3-5 所示。 与此同时，服务端也把这些信息发送到客户端显示出来，客户端通过收到的数据（权限） 决定是否让刷卡人进入课室。 在记录了学生到课情况后，我们就可以使用 Access 2003 强大的数据管理功能，实现查询 或打印某天某个专业学生的考勤情况或者某个学生的到课情况等等。下面为李四同学到课时 间的情况表，从下表我们可以清楚的看到李四同学的学号、专业、到课时间等信息。 图 4.3-4 运用 Access 2003 查询功能示例 客户端在搜索完数据库后会返回数据给客户端。客户端的网络进程在收到这些学生信息后 会通过又名管道传送界面程序。界面程序会对数据进行分析处理，比如信息提取与区分、 unicode 汉字的合成，最后在界面显示出来。照片是通过 Bmp 文件格式传递与储存的，显示 通过使用 QT 的 QImage 类。 图 4.3-5 服务端显示的刷卡人信息图 4.3-6 客户端显示的刷卡人信息 4.4 视频采集视频采集 视频采集使用网眼 V3000 摄像头，该摄像头具有 USB 接口，使用的是 OV511 芯片， Linux 已经具有了 OV511 的驱动程序，仅需在编译内核的时候将其加入。视频采集程序主要 是应用 Video4Linux1提供的函数进行编写，Video4Linux 是 Linux 中关于视频设备的内核驱动， 它为针对视频设备的应用程序编程提供一系列接口函数，这些视频设备包括现今市场上流行 的 TV 卡、视频捕捉卡和 USB 摄像头等。 用 Video4Linux 采集一帧图像的基本流程是： 1运用 video4linux 采集图像请参考 Linux Kernel 的 Documentation/v4l/API.html 文件 1.打开视频设备（使用 Open 函数） ； 2.获取视频设备信息,传递 VIDIOCGCAP 给 ioctl()可返回视频设备信息，即调用： ioctl(fd,VIDIOCGCAP, -40+85 的精度为2; 55+125 的精度为3。 该温度传感器输出数据为 16 位，其中最高位为符号位，最低三位未使用（恒为 1） ，其它位 为数据位。 烟雾探测器采用采用光电式感烟探测器。它是采用烟雾中的颗粒折射红外光的原理来探测火 灾的。它的电路主要由红外发射部分和接收部分组成，发射管与接收管置于光学迷宫中，光 学迷宫可以屏蔽外界杂散光的干扰，但不影响烟雾进入。在无烟状态下，接收管只接收到很 弱的红外光，当有烟雾进入时，由于散射作用，接收到的光信号增强，当烟雾到达一定浓度 时，探测器输出报警信号（频率为 4KHZ，幅度为 5V 的方波） 。 红外探测器采用的是型号为 AL-415 的有线双鉴红外探测器。它具有四源全密封微波头和双元红 外，能够抗小动物干扰，自带了一个继电器。继电器在无人时闭合（电阻为 0） ，当探测到有人时才断 开（电阻无穷大） 。因此用一个简单的电阻分压的电路即可把它的输出由电阻变化转变为电压信号。 以上传感器（探测器）的输出信号的采集主要依靠 Zigbee 发射模块上的单片机控制芯片 CC2430 来完成。CC2430 把采集到的信息进行判断，当传感器的输出有变化时通过 Zigbee 网络发送给协调器（Zigbee 发送模块） 。协调器在通过串口传输给客户端的 CPU（s3c2410） ， 进行处理后又通过 Tcp 协议发送到服务端。整个过程不超过 2 秒钟，加上视频采集的功能， 管理人员完全可以随时了解课室里的各种情况。当有紧急情况发生时，能够及时采取相关措 施，真正做到安全监控。 传感器接入在 Zibee 模块上，主控模块通过串口 RS232 接入 Edukit 实验箱。当传感器状态有 改变时，会通过 Zibee 发送数据到主控模块上，主控模块再把接收到的数据发到客户端，由 此构成传感器数据的采集。 4.8 Zigbee 无线传感器网络无线传感器网络 多媒体课室监控管理系统具有一个 Zigbee 无线传感器网络，这样也使得传感器的安装更 加简便。 ZigBee 是一种支持低速率、低功耗，安全可靠的双向无线通信标准，它是目前远程监控 传感网络应用世界里唯一一种标准化的技术。 ZigBee 的基础是 IEEE 802.15.4，这是 IEEE 无线个人区域（Personal Area Network，PAN）工作组的一项标准，被称作 IEEE 802.15.4（ZigBee）技术标准。IEEE802.15.4 标准主要规定了一种短距离、低功耗、高速率、 高可靠性的短距离无线芯片标准。根据 ZigBee 联盟的设想，根据该标准和技术生产的相关 产品主要适用于：智能家居（照明控制、各类窗帘控制、家庭安防、暖气控制、内置家居控 制的机顶盒、万能遥控器） 、环境检测与控制、自动读表系统、智能路灯系统、烟雾传感器、 医疗监控系统、大型空调系统、工业和楼宇自动化、安全监控、工业控制、传感器控制、停 车计费数据传输等诸多领域。ZigBee 将 IEEE 802.15.4 收发器技术与 ZigBee 协议栈组合在 一起，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接 力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，其资源消耗较少.ZigBee 技 术所具有的较低的成本、较低的功耗和适中的传输距离等特性使其适用于大规模的敷设于无 人值守的环境。 我们采用成都无线龙的 C51RF-3 开发套件构建 Zigbee 无线传感器网络。该套件中 Zigbee 模块使用的控制芯片为 CC2430。CC2430 采用标准的 8051 处理器，对于熟悉 8051 单片机的 开发人员来说使用特别方便。Zigbee 无线传感网络由一个协调器（pan）及多个传感器处理 节点组成一个典型的星型网络结构。星型网络协调器通过串口与主控机连接传输数据。组成 星型网络，各节点的利用率高，而且最适合在这个监控系统中应用。配置及安装简单，组网 跟入网的速度非常高效。同时为了减轻 zigbee 网络传输数据量，当环境参量发生变化时才将 数据传送到协调器。因此整个传感器网络的功耗非常低，每个节点只用两节 1.5v 电池足够运 行很长时间。使用时只要与设备的串口连接好，设置 19200 波特率，协调器即可建网，再打 开传感器节点，自动完成组网的过程。通过 Zigbee2004 协议栈自动对网络进行维护，维持网 络的稳定运行。 无线传感网络系统软件设计主要是围绕 ZigBee 网络适配器、ZigBee 网络传感器节点、监 控软件 4 部分来设计。ZigBee 部分采用 ZigBee2004 协议栈，编译开发环境是 IAR7.20H，以 C 语言编写。网络是动态组成的，可以自主组网、入网、网络自动管理等。 图 4.7-1 协调器程序流程图 图 4.7-2 传感器节点程序流程图 4.9 远程控制远程控制 多媒体课室监控管理系统客户端通过各种控制器件与多媒体设备相连。发送命令格式预先定 义，由服务端发出，通过局域网传输至客户端，客户端将其解读，并执行控制电器设备命令。 由于条件限制，我们用 LED 灯来模拟被控设备。 （我们拟增加一个 300MHz 的无线控制网， 用来控制各种电器设备。由于器材订货较晚的原因，目前该部分尚未完成。因为这部分技术 难度不高，我们保证能够在九月份完成。如果我们的团队能够进入决赛，将增加这部分的内 容，使整个系统更加完善和实用化。 ） 4.10 自动控制自动控制 多媒体课室数量多，电器复杂多样，若需要一直有人监视着它是一件费力的事。为此，我们 加入了无人值守的自动控制模式。只要制定一套规则，比如要求什么条件下开启或关闭设备， 电器设备就可以按照这些规则有规律的运作。这些规则以配置文件格式（mcmcs.cfg）保存起 来，在系统启动或者用户重新修改并应用后加载。用户并不需要直接编辑配置文件，只要在 用户界面选项上填上相应的内容。 在界面处理主程序，我们定义了一个 1 秒 1 次 QTimer 定时器，用于刷新时间显示和检查电 器设备任务。电器设备任务以任务队列形式按时间先后排序，每次仅需检测下一个任务，缩 短检测任务的时间。任务执行前 5 分钟会在消息栏提醒用户。 第第 5 章章 硬件框图硬件框图 图 5-1 单个客户端与服务端的硬件连接框图 图 5-2 多个客户端与服务端的连接框图 图 5-3 系统硬件连接示意图 第第 6 章章 软件流程软件流程 图 6-1 系统客户端程序流程图 图 6-2 服务端程序流程图 第第 7 章章 系统测试方案系统测试方案 7.1 测试对象测试对象：1.系统客户端与服务端的数据传输速率. 2.无线传感网络模块测试：建网和组网的速度；网络数据传输的速度和准确性； 3.测试对象还包括：系统客户端应用软件、控制中心 PC 机（服务端）应用软件、系统中各 类传感器、系统中的门禁子系统等。 7.2 测试方法测试方法： 1.系统客户端与服务端的数据传输速率测试：打开系统客户端和服务端，当两端的连 接建立好后，从服务器发送一个已知大小的文件，记录传输时所用时间。通过这些数据即可 简单的估算系统传输有效数据（去除用于双方判断的标识后的数据）的传输速率。 2.无线传感网络模块测试方法：本系统一般在空旷处如大的实验室，办公室等测试，而 不是在象走廊等狭窄弯道上测试。不要在有强烈微波干扰的环境下（如 WIFI,蓝牙等）测试。 测试时父子节点间必须是视距（在 20m 以内为宜）中间无遮挡物体，最好整个系统都放置在 视距内。Zigbee 接收模块，再打开发射模块，当发射模块上的 LED 灯亮时表示发射模块与 接收模块已经连接上，从中我们即可得知模块建网和组网的速度，因为 Zigbee 时刻都在采集 传感器的状态，并在其状态改变时发送给服务端程序，因此我们只要改变传感器状态即可知 道无线传感器网络数据传输的速度和准确性。 3.其它测试对象的测试方法：打开系统客户端应用软件，反复设置系统工作状态，看看软 件是够工作正常、稳定；运行服务端应用程序，不断向客户端发送控制设备的命令（这里用 LED 灯来模拟外部设备） ，查看命令是否能被准确的发送、接收和执行；改变环境温度检查 温度传感器是否正常工作和工作范围；改变空气中的烟雾浓度或靠近红外传感器，检验烟雾 传感器或红外传感器是否正常和系统反应时间等指标是否符合要求。服务端能否记录 id 卡的 相关信息和返回信息给客户端；让摄像头处于工作状态，检查能否得到清晰的图像。 第第 8 章章 测试设备测试设备 PC 机（Window XP 操作系统）一台、秒表一个、数字万用表一台、直流稳压电源一台、 LED 灯若干（用以模拟客户端的外部设备） 、打火机(用于改变温度） 、蚊香（用于产生烟雾） 。 第第 9 章章 测试测试结果结果 按照上面的测试方法测得： 系统客户端与服务端的数据传输速率：1906KB/s 无线传感网络模块测试：建网和组网的速度2 秒；网络传输延时1s Zigbee 发射模块与接收模块的最远距离不小于 15 米： 传感器变化时，Zigbee 发射模块发送信息到服务端接收到信息的时间不大于 1 秒： 记录红外传感器的有效工作距离不小于 7 米； 服务端发送控制设备到设备被启动或关闭的延时不大于 2 秒 。 视频采集速率：1 帧/秒 服务端和客户端程序运行正常、稳定。 第第 10 章章 结果分析结果分析 从上面的测试结果我们可以看出所做的系统基本满足对多媒体课室实时监控的要求。 接近 2M 的局域网数据传输速率使视频监控看起来基本连贯，传感器采集到的信息也能够及 时的传送到服务端，电器设备的控制满足实时控制要求。数据传输能够基本做到准确无误， 没有设备的误操作。Zigbee 组网时间短，传输速率快，能够迅速的传送课室的状态到达主控 端。红外、烟感、温度、光敏反应灵敏，符合设计要求。 第第 11 章章 实现功能实现功能 本系统可以实现对多媒体课室的安全监控和管理。系统正常运行时，摄像头会定时抓拍 图像并通过 USB 传送给客户端，经客户端处理后传输到控制中心的 PC 机中。与此同时，传 感器在不停地检测多媒体课室的环境变化。当发现温度过高，空气中的烟雾超标或者有非法 入侵时，客户端就会马上向控制中心发出警报，并说明警报原因。系统中的门禁系统主要用 于学生上课考勤和课室管理员管理课室。学生考勤信息将会存放在控制中心的数据库中，以 便学校和老师了解学生上课情况。管理员在本系统的帮助下可以在控制中心控制多媒体课室 的各种设备，避免了到每间教室巡查，从而节约了人力、物力。 第第 12 章章 特色特色 （1） 、总控中心的集中管理。方便对设备宏观的监控还有各种 突发事件的处理，节约了管 理的人力和物力。 （2）自动化和远程电器设备管理，使多媒体课室管理更加轻松。 （3）视屏、各类传感器数据的采集，在监控中心可以实时查看到各个教室的状态。 （3） 、联网管理及浏览技术。整个智能系统的控制界面可以非常方便集成到浏览器中 ，使 用计算机浏览还有管理整个系统 非常方便。同时，我们的控制界面支持权限的分配和管理， 大大增强了网络控制的安全性。 （4）门禁考勤系统功能，可以记录学生出勤率，融教学与课室管理一体。 （5）Zigbee 无线传感网络，方便传感器的分布。 参考文献 1嵌入式Linux设备驱动开发详解 华清远见嵌入式培训中心 人民邮电出版社 2008 2嵌入式设计及Linux驱动开发指南基于ARM 9处理器孙天泽等 电子工业出版社 2005 3Linux与嵌入式系统 李善平 . 等 清华大学出版社 2002 4传感器原理设计与应用（第四版） 刘迎春等 国防科技大学出版社 2004 5数据库Access2003应用教程 卢湘鸿等 人民邮电出版社 2007 624小时学通Qt编程 Daniel Solin 著 袁鹏飞 译 人民邮电出版社 2000年 7嵌入式开发详解 魏忠，蔡勇，雷红卫 电子工业出版社 2003 8深入分析Linux内核源代码 陈莉君 人民邮电出版社 2002 9ARM嵌入式处理器结构与应用基础 马忠梅 北京航空航天大学出版社 2002 10 Visual Basic 6.0 程序设计教程 第2版 张钧良 东南大学出版社 2004 11 Zigbee无线网络与无线定位实战 李文仲 段朝玉等 北京航空航天大学出版社 2008 12 ZigBee网络原理与应用开发 吕治安 北京航空航天大学出版社，2008 13 Linux 网络编程 林宇 郭凌云 人民邮电出版社，2000 附录一附录一 BMP 文件格式文件格式 BMP(Bitmap-File)图形文件是一种与硬件设备无关图形文件格式，使用非常广泛。它采用位映射存储格 式。BMP 文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。 文件头的数据格式为： Type BITMAPFILEHEADER bfType As Integer 文件类型字段 bfSize As integer 文件大小 bfReserved1 As Integer 保留字段 1 bfReserved2 As integer 保留字段 2 bfOffBits As Long 图像数据与文件头的偏移值（一般为 54） End Type 文件信息头的数据格式： Type BITMAPINFOHEADER biSize As Long 文件信息头的长度 biWidth As Long 位图的宽度 biHeight As Long 位图的高度 biplanes As Integer 平面的数目 biBitCOunt As Integer 每个像素所占位数 biCompression As Long 是否压缩 biSizeImage As Long 图像大小 biXPelsPerMeter As Long 未使用 biYPelsPerMeter As Long 未使用 biClrUsed As Long 位图使用的颜色数 biClrImportant As Long 重要的颜色数 End Type 彩色表数据格式： Type PALETTEENTRY peRed As Byte 红色分量的值 peGreen As Byte 绿色分量的值 peBlue As Byte 蓝色分量的值 peFlags As Byte 字母通道 End Type 注：当图片颜色为 24 位或 32 位时，BMP 的文件格式中不再需要彩色表。 附录二、附录二、ZigBee 协议概述协议概述 4.1 设备类型设备类型 IEEE802.15.4 定义了两种设备类型。如表 2.1 中给出了定义的设备类型，表 2.2 中出了 ZIGBEE 协议中的三种设备类型，以及他们与 IEEE 设备类型的关系。 4.2 协议模型协议模型 ZigBee 协议标准作为一种新的网络协议其模型与标准 0SI 参考模型的对应关系如图所示。 ZigBee 协议各层间相对独立，每层除了负责本层功能外，还需提供处理上下层传送来的 数据包或命令包。各层间具体关系如图 2-2 所示。ZigBee 协议由物理层(PHY)、介质访问控 制层(MAC)、网络层(NWK)，应用层(APL)及安全服务提供层(SSP)五块内容组成。其中 PHY 层和 MAC 层标准由 IEEE 给出的 802.15.4 标准定义;MAC 层之上的 NWK 层，APL 层及 SSP 层，由 ZigBee 联盟给出的 ZigBee 规范定义。APL 层由应用支持层(APS)，应用框架(AF)及 ZigBee 设备对象(ZDO)及 ZDO 管理平台组成。 4.3 网络结构网络结构 IEEE 802.15.4/ZigBee 协议中明确定义了三种拓扑结构：星型结构(Star)、簇状结构 (Cluster tree)和网状结构(Mesh)。 4.3.1 星型网络结构星型网络结构 一个星形网络结构包括一个 ZIGBEE.协调器和一个或多个终端设备，如图 2.1 所示。在 这种网络结构中，所有的终端设备通信仅仅靠协调器来完成。如果一个终端设备需要传输数 据给另一个终端设备，它先发送数据给协调器，协调器再转发数据给已经确定的接收设备。 图 4-3 星型网络结构 4.3.2 簇簇-树型拓扑结构树型拓扑结构 另外一种网络结构是簇-树型拓扑。在这种网络中，终端设备可能加入 ZigBee 协调器， 也有可能是 ZigBee 路由器。路由器