电子技术在监控系统中的应用

摘 要:随着科学技术的发展,电子技术的应用也越来越广泛,成为监控系统中的重要组成部分。本文通过主要介绍了电子技术在监控系统中的应用以及硬件部分的设计。

关键词:电子技术 监控系统 应用

中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0010-01

1 监控系统的组成

监控系统是当前安全防范中的重要组成部分,通过预先安放在现场的摄像机或者其辅助设备来完成现场情况的监视。目前该系统被广泛应用在工业、商业以及道路、超市等公共场所和特殊的办公地点。

目前经常讲监控系统分成前端部分、传输部分、控制部分和显示部分。前端部分是视频采集的重要组成部分,负责将采集到的信号传送给控制中心;传输部分是用来传递信号的,目前多采用视频基带的传输方式,也可以采用光纤传输或无线传输;控制部分负责信号的放大与分配,并且负责监控设备前端部分的控制等等;显示部分则是由监视器组成,用来显示前端部分采集来的信号。

2 电子技术的定义

电子技术是通过运动电子器件来设计电路,以实现某种特定的功能或者解决一些实际问题,它包括信息电子技术和电力电子技术两大类。信息电子技术又可以分为模拟电子技术和数字电子技术两类,所以说电子技术就是对电子信号的发生、放大、滤波以及转换等的处理技术。

3 电子技术在监控系统中的应用

3.1 现场总线技术在监控系统中的应用

现场总线技术是电子技术、仪表技术以及计算机计算等多项技术融合的成果,能够实现现场仪表与控制设备间的全数字化和双向多变量数字通信,为整个监控系统的全数字化奠定了基础[1]。

3.2 无线传感器技术在监控系统中的应用

随着无线传感技术的发展,无线传输的速率也在不断提高。在无线传输方式中比较有代表性的是ZigBee技术,它的传输速率为10～250kb/s,用于温度和湿度等数据的传输,其工作状态下的功耗为30mW,所以其成本较低,并且能够在10m～75m范围间进行信息的传递[2]。

ZigBee技术是未来无线通信技术的主流,而且支持ZigBee的设备的价格也会越来越低[3]。其应用范围包括对危险化学品成分的检测以及火警的早期检测和预报等等。在医学领域可以准确的监测病人的血压、心跳以及体温等,减少医生的劳动工作量。另外该技术还可以用于家庭安全系统的构建,避免了红外装置受角度影响的限制。

3.3 PLC技术在监控系统中的应用

PLC分为固定式和组合式两种不同的类型,但是其基本结构式相同的,一般是由CPU、存储器和I/O输出设备等组成。采用PLC技术的监控系统可以用于隧道交通信号灯的控制,以及检测电流模拟信号。一般风机控制柜上的软启动器也是采用PLC进行控制的,通过配置开关量来控制风机的启动、停止和转反转。

4 监控系统硬件的设计

监控系统中需要采集的数据量非常大,要求设计的系统具有较高的数据处理能力,所以我们选用DSP处理器。为了简化监控系统对的额结构,提高其运行可靠性,设计中决定采用集成的视频处理芯片,该类型的芯片将信号的预处理、滤波以及A/D转换和时钟发生器都功能集中在一起,在将模拟信号转换为数字信号的过程中避免了系统对分立元件的要求,也节省了设计成本。另外,采用集成视频处理信号只需要在新器件中加载新的寄存器初值就可以方便的改变原有电路的特性[4],避免了元件更换和调节过程中的不便,也减少了系统开发的时间。这次设计我们采用的是飞利浦公司生产的SAA7113视频处理芯片。

4.1 系统主控芯片的设计

这次设计中系统采用了DSP处理器,它采用改进的哈佛机构,能够同时访问指令和数据;并且具有独立的DMA控制器,能够在不影响DSP处理速度的情况下完成数据的高速传输。

目前,国内应用较多的是T1公司生产的TMS320C54x系列,其价格低,功耗小。这次设计中我们也采用该系列的产品其型号为TMS320VC5402。它具有40个逻辑运算单位,内含两个累加器和一个40位的桶形移位器[5]。C5402内部还有ROM单元,可以用来存储程序或者数据,另外还有一个缓冲串行口和8位的HPI接口,两个16位定时器、一个六通道DMA控制器和一个PLL时钟发生器[6]。

4.2 电源设计

监控系统中TMS320VC5402芯片要求输入输出的电压为3.2V,但是内核电压只有1.5V,所以系统设计中其他芯片的接口电压要能够兼容3.3V,电源的设计要特别考虑功率的影响。本次设计中电源采用双电压供电,这时只需要考虑上电顺序的问题。

主控芯片对上电顺序的要求是电源的核电压应比I/O口先供电,断开时要晚于I/O口,且要Vd先上电,上电时要保证整个系统的上电过程必须在25ms内完成。这时因为Vc先于Vd上电时对芯片本身没有损害,只是芯片周边的输入和输出变为无效,反之会对芯片的驱动和缓冲造成冲击,从而损坏芯片。所以在这次设计中我们选择的是T1公司生产的TPS767D318,该电源的输出为3.3V和1.8V的双路输出,保证了系统对功率和上电次序的要求。

4.3 复位电路设计

DSP系统运行时时钟频率较高,在运行过程中经常发生干扰和扰的现象,严重时还会造成死机[7]。所以在这次设计过程中我们还加入了复位电路,以确保系统运行的稳定性。其原理是给监视线提供一个高低电平发生变化的信号,在规定时间内如果没有出现信号的变化,复位电路就会对系统进行复位操作,反之,则继续运行。这次设计中我们采用的是MAXIM公司的MAX706T监控电路,能够满足3V电源系统和5V电源系统的供电需要。

5 结语

监控器在日常工作和生活中具有非常重要的作用,在这次论文的写作过程中我们介绍了电子技术在监控系统中的应用情况。并且对监控系统的硬件进行了设计,分别采用了T1公司生产的TMS320VC5402芯片和TPS767D318以及MAXIM公司生产的MAX706T复位电路,确保了监控系统的准确运行。

参考文献

[1] 李云飞,吴瑾.现场总线技术在电厂水汽品质监控系统中的应用[J].微计算机应用,2001.

[2] 吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:5-20.

[3] ZigBee allianee.ZigBee Speeifieation[EB/OL].,2005.

[4] 郑先锋,孙修东.远程视频监控系统视频采集方法[J].河南机电高等专科学校学报,2003(11).

[5] 蔡维娜.基于DSP的视频监控系统的研究与设计[D].武汉理工大学,2005,5.

[6] 戴明帧,周建江.TMS320C54xDSP结构、原理及应用[M].北航出版社,2001,11.

[7] 薛金柱,张培强,沈兰荪.基于DSP的低速率视频传输系统的设计[J].测控技术,2002(5).