基于GSM网络触发式实时监控系统的设计论文ppt课件.ppt

项目的目的及意义 GSM网络触发式实时监控系统可以定义为一个过程或者一个系统 利用先进的计算机技术 网络通讯技术 综合布线技术 将与家居生活有关的各种子系统 有机地结合在一起 通过统筹管理 让家居生活更加舒适 安全 有效 与普通家居相比 智能家居不仅具有传统的居住功能 提供舒适安全 高品位且宜人的家庭生活空间 还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具 提供全方位的信息交换功能 帮助家庭与外部保持信息交换畅通 优化人们的生活方式 帮助人们有效安排时间 增强家居生活的安全性 甚至为各种能源费用节约资金 1 中期研究目标 主要研究AVRATMEGA128单片机通过GSM模块提供数据传输通道 传输图片与信息及FPGA在图像采集 存储 显示领域的应用 即分为GSM通信模块和FPGA图像处理模块 GSM通信模块利用simensTC35模块与ATMEGA128构建 FPGA图像处理模块主要包括视频采集模块 数据存储模块 液晶显示模块和主控芯片核心模块 2 项目模块图 GSM模块 单片机模块 FPGA图像处理模块 3 单片机控制模块的设计 单片机的选取从当前单片机的普及率及软件支持来看 考虑采用AVR单片机 AVR中的ATMEGA16及128系列具有很大的优势 I O口资源及程序内存空间等硬件资源 兼顾硬件资源与程序空间上考虑 决定采用ATMEGA128控制器 4 单片机控制模块的设计 ATMEGA128的特点128K字节的系统内可编程Flash 具有在写的过程中还可以读的能力 即RWW 4K字节的EEPROM 4K字节的SRAM 53个通用I O口线 32个通用工作寄存器 实时时钟RTC 4个灵活的具有比较模式和PWM功能的定时器 计数器 T C 两个USART 面向字节的两线接口TWI 8通道10位ADC 具有可选的可编程增益 具有片内振荡器的可编程看门狗定时器 SPI串行端口 器件是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的 片内ISPFlash可以通过SPI接口 通用编程器 或引导程序多次编程 引导程序可以使用任何接口来下载应用程序到应用Flash存储器 在更新应用Flash存储器时引导Flash区的程序继续运行 实现RWW操作 通过将8位RISCCPU与系统内可编程的Flash集成在一个芯片内 ATmega128为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的方案 5 单片机控制模块的设计 单片机最小系统ATMEGA1128最小系统主要由复位电路和接口电路构成 工作时钟采用内部16M晶振 6 GSM模块的设计 GSM模块主要采用simens公司的TC35模块 TC35模块主要由GSM基带处理器 GSM射频模块 供电模块 ASIC 内存 ZIF连接器 天线接口6部分组成 作为TC35的核心 基带处理器主要处理GSM终端内的语音 数据信号 并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能 在不需要额外电路的情况下 可支持FR HR和EFR语音信道编码 GSM模块设计主要分为两部分 1 GSM模块通信电路2 TC35与MCU连接方式 7 GSM模块设计 GSM模块通信电路数据通信电路主要完成信息收发 与微机通信 软件控制等功能 TC35的数据接口采用串行异步通信模式 符合ITU TRS 232接口电路标准 工作在MOS电平 2 65V 数据接口配置为8位数据位 1位停止位 无校验位 可以在300bps 115bps的波特率下运行 支持自动波特率为4 8Kbps 115Kbps 14 4Kbps和28 8Kbps除外 TC35模块还支持RTS0 CTS0的硬件握手和XON XOFF的软件流控制 8 GSM模块设计 TC35与MCU连接方式ATMEGA128与TC35采用串行异步通信方式 串口通信方式采用TI公司的MAX3238为核心 通信速度可由用户自行设定 通常为19200bps 这个单片机系统实际上就是一个具有GPS功能的GSM手机模块加上单片机控制系统 GSM手机手机模块主要用来建立无线信道 接收和发出短信息 单片机控制系统主要用来控制手机模块 并且对手机接收的信息进行解释并执行 9 FPGA图像处理模块 系统硬件设计本模块也采用分离模块化设计 主要模块包括视频采集模块 数据存储模块 液晶显示模块和主控芯片核心模块 10 FPGA图像处理模块 视频采集模块本模块采用500万像数C1M1D相机模组 其具有高灵敏度 图象清晰 全部DSP预置及支持视频驱动 视频解码器芯片采用TI公司的TVP5150 TVP5150的I2C接口符合I2C协议规定的读写步骤 通过配置寄存器可以常见的基带模拟视频格式转换成数字视频格式 它支持RGB和YRbPr信号的A D转换 支持NTSC PAL和SECAM复合视频的解码和A D TVP5150的A D转换的采样速率在采用宽度为10bit时可达到30MSPS 该芯片有10个视频输入引脚 所以可以实现多种图像格式的单独或组合输入 11 FPGA图像处理模块 特征数据提取YUV4 2 2表示一个宏像素中有4个Y分量 2个U分量和2个V分量 图像数据中YUV分量排列顺序如下 Y0U0Y1V0Y2U2Y3V2 每个色差信道的抽样率是亮度信道的一半 所以水平方向的色度抽样率只是4 4 4的一半 对非压缩的8比特量化的图像来说 每个由两个水平方向相邻的像素组成的宏像素需要占用4字节内存 由于显示VGA接口 所以需要将YUV转换为RGBR Y 1 14VG Y 0 39U 0 58VB Y 2 03U图像映射图图像压缩主要采用DCT变换全称是离散余弦变换 是指将一组光强数据转换成频率数据 以便得知强度变化的情形 DCT变换公式 当u v 0时 离散余弦正变换 DCT 后的系数若为F 0 0 1 则离散余弦反变换 IDCT 后的重现函数f x y 1 8 是个常数值 所以将F 0 0 称为直流 DC 系数 当u v 0时 正变换后的系数为F u v 0 则反变换后的重现函数f x y 不是常数 此时正变换后的系数F u v 为交流 AC 系数 12 FPGA图像处理模块 图像数据存储与显示转换后的图像数据经SDRAMController存入SDRAM 该模块使用MT48LC4M32B2 将数据线分成两组 采用双口模式 可以同