基于GSM网络触发式实时监控系统的设计论文2.ppt

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1、LOGO基于基于GSM网网络触触发式式实时监控系控系统的的设计 学院名称：电子信息工程学院学院名称：电子信息工程学院指导教师：杨晓慧指导教师：杨晓慧 申请人：张罡申请人：张罡团队人员：王包东团队人员：王包东 满鸿江满鸿江 李碧波李碧波 颜佩国颜佩国 项目项目的目的及意义的目的及意义GSM网网络触触发式式实时监控系控系统可以定可以定义为一个一个过程或者程或者一个系一个系统。利用先。利用先进的的计算机技算机技术、网、网络通通讯技技术、综合布合布线技技术、将与家居生活有关的各种子系、将与家居生活有关的各种子系统，有机地，有机地结合在一起，通合在一起，通过统筹管理，筹管理，让家居生活更加舒适、安家居生

2、活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有具有传统的的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被将原来的被动静止静止结构构转变为具有能具有能动智慧的工智慧的工具，提供全方位的信息交具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持功能，帮助家庭与外部保持信息交信息交换畅通，通，优化人化人们的生活方式，帮助人的生活方式，帮助人们有效安有效安排排时间，增，增强家居生活的安全性，甚至家居生活的安全性，甚至为各种能源各种能源费用用节约资金。金。Company LogoCompany L

3、ogo中期研究目标 主要研究AVR ATMEGA128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simens TC35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。Company LogoCompany Logo项目模块图GSM模块单片机模块FPGA图像处理模块 Company LogoCompany Logo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

4、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；Company LogoCompany Logo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

5、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 ISP Flash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RISC CPU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。Company LogoCompany Logo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、 ATMEGA128单片机复位电路接口电路Company LogoCompany LogoGSM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 Company LogoCompany LogoGSM模块设计 GS

7、M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300bps115bps的波特率下运行，支持自动波特率为4.8Kbps115Kbps（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。Company LogoCompany LogoGSM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

8、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。Company LogoCompany LogoFPGA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。Company LogoCompany LogoFPGA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

9、；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。Company LogoCompany LogoFPGA图像处理模块 特征数据提取 YUV 4:2:2表示一个宏像素中有4个Y分量、2

10、个U分量和2个V分量，图像数据中YUV分量排列顺序如下：Y0 U0 Y1 V0 Y2 U2 Y3 V2;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RGB R=Y+1.14V G=Y-0.39U-0.58V B=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)

11、=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,v0 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。Company LogoCompany LogoFPGA图像处理模块 图像数据存储与显示 转换后的图像数据经SDRAM Controller存入SDRAM，该模块使用MT48LC4M32B2，将数据线分成两组，采用双口模式，可以同时写数据和读数据，保证图像数据的流畅，时钟频率可以通过设定外部PLL控制；LCD采用3.6时的LCM(LCD Control Module)，时序控制如图所示：在LCD module控制上，采用的是I2S控制驱动，并将所转换的像素由列至行依序排列至LCD面板上 Company LogoCompany Logo Company LogoCompany Logo