一種節(jié)能型視頻監(jiān)控終端電路設(shè)計(jì)

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越多地走進(jìn)人們的生活， 系統(tǒng)節(jié)能也是電子系統(tǒng)必須考慮的一個(gè)重要參數(shù)。對一個(gè)少有人出入的場合， 采用不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)控不僅沒有必要，也會浪費(fèi)很多的電能。針對這種情況， 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)無人值守的智能監(jiān)控終端。在沒有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)，監(jiān)控終端處于低能耗的休眠狀態(tài)； 當(dāng)紅外傳感器檢測到有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)， 終端被喚醒并開始攝像， 同時(shí)將處理后的視頻信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心， 為中心值班人員提供判斷依據(jù)。對于出入人員較少的場合， 利用該監(jiān)控終端可以有效減少系統(tǒng)能耗， 減少傳輸、保存的數(shù)據(jù)量， 而且不會錯(cuò)過監(jiān)控對象。

　　紅外傳感信號處理模塊

　　為了節(jié)約電能， 本終端采用紅外傳感器來檢測監(jiān)控區(qū)域有無人員進(jìn)入， 只在有人員進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)， 終端才進(jìn)入圖像采集、處理、傳輸狀態(tài)。本設(shè)計(jì)采用BISS0001芯片為熱釋電紅外傳感信號處理核心元件， 其應(yīng)用電路如圖2 所示。

　　圖2 紅外信號處理電路

　　圖2 中，7805 為三端穩(wěn)壓集成電路， 為信號處理電路提供電源。BISS0001 芯片的第9 引腳為觸發(fā)控制信號Vc的輸入腳， 工作中應(yīng)當(dāng)保證輸入電壓， 可以通過調(diào)節(jié)電阻R3來達(dá)到目的。當(dāng)有行人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域時(shí)， 熱釋電紅外傳感器PIR 將檢測到的人體發(fā)出的紅外線轉(zhuǎn)化為電信號， 并將其送到BISS0001內(nèi)部， 信號經(jīng)BISS0001 處理后由2 腳輸出， 輸出Vo為低電平到高電平的跳變。如果BISS0001 工作在有效狀態(tài)不可重復(fù)觸發(fā)的情況下（即圖2 中S1 接低電平）， 高電平的持續(xù)時(shí)間為Ts （Ts=49 152 R1C1）， 在Ts時(shí)間段結(jié)束時(shí)，輸出Vo即刻由高電平進(jìn)入低電平并被封鎖Ti （Ti =24R2C2 ） 時(shí)長； 對于有效狀態(tài)可重復(fù)觸發(fā)的情況來講（ 即圖2 中S1 接高電平）， 如果在前一Ts時(shí)間段內(nèi)， 輸入的變化使得輸出有效狀態(tài)再次觸發(fā)， 則Vo高電平信號將從此刻算起再持續(xù)一個(gè)Tx時(shí)長， 之后才轉(zhuǎn)換為低電平并進(jìn)入封鎖時(shí)間Ti。在封鎖時(shí)間內(nèi)， 即使由于負(fù)載的切換而引入的干擾也不會改變輸出Vo的狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中讓S1 接高電平， 紅外傳感信號處理電路的輸出信號Vo作為DM642 的外部中斷信號， 同時(shí)也作為TVP5150 芯片的節(jié)電模式輸入控制信號， 如圖2 所示。

　　圖像采集模塊

　　對于圖像采集模塊， 本設(shè)計(jì)采用TI 公司的TVP5150作為解碼芯片。TVP5150 是一款超低功耗的解碼芯片，正常操作時(shí)的功耗只有113 mW， 節(jié)電模式下功耗為1 mW， 并支持PAL/NTSC/SECAM 等格式， 它能將攝像頭所采集到的模擬圖像信號轉(zhuǎn)換為YUV4:2：2 格式的ITU-R BT.656 數(shù)字信號， 它可以接收2 路復(fù)合視頻信號（CVBS） 或1 路S -Video 信號， 通過I2C 總線設(shè)置內(nèi)部寄存器， 可以選擇輸出8 位4:2：2 的ITU-R BT.656 數(shù)字信號（ 同步信號內(nèi)嵌）， 以及8 位4:2：2 的ITU-R BT.601 信號（同步信號分離， 單獨(dú)引腳輸出）。TVP5150 與DM642 的硬件連接如圖3 所示。

　　圖3 TVP5150 與DM642 硬件連接圖

　　TVP5150 芯片的AIP1A 和AIP1B 為模擬信號的輸入端， 該引腳需接0.1～1 μF 的濾波電容，HSYNC 為行同步信號的輸出引腳。由于本設(shè)計(jì)采用了同步信號內(nèi)嵌的ITU-R BT.656 格式， 所以該引腳未與DM642 相關(guān)引腳相連接。PND 引腳為省電模式的控制信號輸入端， 低電平有效， 與紅外傳感信號處理電路的輸出信號Vo連接，當(dāng)監(jiān)控區(qū)域無行人走動時(shí)，Vo為低電平， 這將使TVP5150 芯片進(jìn)入省電模式。YOUT［6:0］ 為BT.656/YUV數(shù)據(jù)輸出引腳，YOUT ［7］/I2CSEL 是BT.656/YUV 數(shù)據(jù)的第7 位， 也是I2C 接口設(shè)備地址設(shè)置位，TVP5150 設(shè)備地址由I2CSEL 引腳所接的上拉電阻或下拉電阻確定，I2CSEL 引腳的狀態(tài)與設(shè)備地址映射關(guān)系如表1 所示，DM642 和TVP5150 應(yīng)答過程中需要從片TVP5150 的地址。SCL、SDA 分別為I2C 接口的串行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)引腳，DM642 對TVP5150 內(nèi)部寄存器的訪問通過I2C 總線實(shí)現(xiàn)。DM642 芯片的VP0D ［19:0］ 為視頻口VP0 的數(shù)據(jù)總線引腳， 其中VP0D ［8:2］ 與多通道串行口McBSP0 引腳復(fù)用， 為了將VP0D ［8:2］ 配置為VP0 的低位數(shù)據(jù)引腳，需要把PERCFG 寄存器中的VP0EN 位置1。VP0CLK0 為外部像素時(shí)鐘輸入引腳， 與視頻解碼芯片TVP5150 的像素時(shí)鐘輸出引腳PCLK/SCLK 連接。