門(mén)禁視頻智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)實(shí)際需求，在門(mén)外和門(mén)里各安裝1臺(tái)攝像機(jī)，攝像機(jī)就近取電。離機(jī)房遠(yuǎn)的攝像機(jī)，通過(guò)視頻光端機(jī)將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光纖號(hào)，通過(guò)光纖傳至嵌入式硬盤(pán)錄像機(jī)里。離機(jī)房近的攝像機(jī)直接敷設(shè)同軸電纜到機(jī)房匯總。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，攝像機(jī)安裝在墻壁上或室內(nèi)的水泥柱上，安裝高度為2.8M`3M之間，可根據(jù)具體現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整，半球攝像機(jī)吸頂安裝。

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視頻監(jiān)控存儲(chǔ)時(shí)間的規(guī)劃

根據(jù)《規(guī)范》和建設(shè)方要求，視頻保存時(shí)間為15天，實(shí)時(shí)25幀/秒監(jiān)控，錄像機(jī)遠(yuǎn)程顯示與回放達(dá)到25幀/秒分辨率4CIF、CIF可選，本地顯示時(shí)延≤0.5秒，遠(yuǎn)程瀏覽顯示延時(shí)≤3秒。硬盤(pán)錄像機(jī)以512K碼流、重點(diǎn)部位按1.5M碼流算，每臺(tái)硬盤(pán)錄像機(jī)所需硬盤(pán)數(shù)量計(jì)算如下表：

存儲(chǔ)計(jì)算表

門(mén)禁視頻智能系統(tǒng)的組成

視頻電視監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像、傳輸、顯示和控制四部分組成。是一種實(shí)時(shí)監(jiān)控并可事后查詢的防范能力極強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于各種不同的場(chǎng)合。通過(guò)攝像機(jī)及其輔助設(shè)備（云臺(tái)）直接觀看被受控場(chǎng)所的一切情況，并把前端攝像機(jī)獲取的圖像信號(hào)傳送到控制中心，進(jìn)行對(duì)視頻信號(hào)的分配、切換、記錄和重放等功能進(jìn)行操作。

1、 攝像部分：攝像部分是電視監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”。

2、 傳輸部分：傳輸部分就是系統(tǒng)圖像信號(hào)、聲音信號(hào)、控制信號(hào)等的通道。

3、 控制部分：控制部分是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”和“大腦”，是實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的指揮中心?？刂撇糠种饕煽偪刂婆_(tái)、矩陣和矩陣鍵盤(pán)組成，本系統(tǒng)中的控制部分主要是指監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件，現(xiàn)實(shí)軟件控制。

4、 顯示部分：顯示部分由一臺(tái)監(jiān)視器組成。它的功能是將傳送過(guò)來(lái)的圖像一一顯示出來(lái)。

門(mén)禁視頻智能系統(tǒng)功能特點(diǎn)

1、 實(shí)時(shí)監(jiān)控：可實(shí)時(shí)顯示各監(jiān)視點(diǎn)的情況。

2、 圖像管理：可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的控制、回放、保存及其它管理。

3、 彩色、黑白系統(tǒng)混合設(shè)計(jì)，充分考慮了周界視頻監(jiān)看的嚴(yán)密性和景觀視頻圖 像可觀。賞性，整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，系統(tǒng)性能可靠。

4、 集成度、數(shù)字化程度高，易于系統(tǒng)擴(kuò)展及遠(yuǎn)程傳輸。

5、 中文圖形界面，操作簡(jiǎn)單。

6、 便于維修、維護(hù)及改造。

門(mén)禁系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

報(bào)警系統(tǒng)其實(shí)就是門(mén)禁系統(tǒng)的一部分，門(mén)禁控制器本身具備報(bào)警功能。 當(dāng)有人員強(qiáng)行開(kāi)門(mén)或開(kāi)門(mén)超時(shí)時(shí)，門(mén)禁控制器會(huì)自動(dòng)輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)報(bào)警信號(hào)實(shí)時(shí)上傳至出租屋監(jiān)控門(mén)禁報(bào)警監(jiān)控平臺(tái)，提醒管理人員及時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警情況。

門(mén)禁系統(tǒng)智能視頻監(jiān)控電路設(shè)計(jì)

主要介紹了基于FPGA的視頻監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中的多路視頻采集電路、USB接口電路、串口轉(zhuǎn)換及通信電路等電路的設(shè)計(jì)，單片機(jī)和FPGA的并行使用可以使數(shù)據(jù)傳輸更加協(xié)調(diào)，提高系統(tǒng)可靠性。該硬件系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻信息的存儲(chǔ)及傳輸，報(bào)警信息自動(dòng)存儲(chǔ)，USB信息拷貝，允許多路同時(shí)報(bào)警及遠(yuǎn)距離控制云臺(tái)等功能，使得監(jiān)控控制系統(tǒng)工作效率有了進(jìn)一步的提高。

1、視頻信號(hào)選擇電路的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)外部前端設(shè)備攝像機(jī)錄入各個(gè)門(mén)禁場(chǎng)所視頻，通過(guò)視頻傳輸線路傳到主機(jī)控制系統(tǒng)的視頻信號(hào)選擇電路視頻信號(hào)。選擇電路具有四路視頻輸入、四路視頻輸出，一個(gè)公共視頻端輸出。一方面視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)MAX4090進(jìn)行阻抗匹配后從四路視頻輸出，供管理人員查看門(mén)禁的現(xiàn)場(chǎng)活動(dòng)情況，同時(shí)在公共視頻端不僅可以輸出一路視頻，而且可以通過(guò)視頻處理板對(duì)視頻信息進(jìn)行存儲(chǔ)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻信息;輸出的視頻信號(hào)通過(guò)FPGA的控制轉(zhuǎn)換為可視信號(hào)并存儲(chǔ)到PC中，同時(shí)FPGA可以不斷檢測(cè)視頻警報(bào)信號(hào)量來(lái)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。

如圖所示為只有1路輸入，1路輸出并帶有一路公共視頻的電路圖作為視頻選擇電路系統(tǒng)的講解示意，J1為視頻信號(hào)輸入端，J5，J9為視頻信號(hào)輸出端.CON2為短路跳線對(duì)相應(yīng)的通道進(jìn)行連通與斷開(kāi)。當(dāng)CON2斷開(kāi)時(shí)，相應(yīng)的通道連通，視頻信號(hào)從左邊輸入，經(jīng)過(guò)匹配后從右邊輸出;當(dāng)CON2連通時(shí)，則視頻信號(hào)輸入后不能經(jīng)過(guò)匹配處理而直接輸出。然后利MAX4090用進(jìn)行阻抗匹配進(jìn)行多路視頻的選擇輸出。該電路使用了交流耦合輸出方式。從技術(shù)特征出發(fā)，將視頻信號(hào)輸出到媒體顯示設(shè)備的最普遍方法是交流耦合，這使得接收電路可以在自己的輸入端建立共模電平，該電平獨(dú)立于輸入視頻信號(hào)的直流電平。一個(gè)75歐的串聯(lián)電阻應(yīng)該盡可能近地放在靠近輸出端的位置，這有助于隔離從輸出端產(chǎn)生的下行寄生干擾，并提供最佳的信號(hào)條件。

2、USB接口電路的設(shè)計(jì)

為了方便的使用USB攝像頭及USB的數(shù)據(jù)下載通道，系統(tǒng)總需要設(shè)計(jì)USB接口電路。

USB電路如圖所示，USB功能采用常見(jiàn)的CH375芯片作為USB借口控制芯片。CH375是一個(gè)USB總線的通用借口芯片，支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-DEVICE/SLAVE設(shè)備方式。 在本地端，CH375具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫(xiě)、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線上。在USB主機(jī)方式下，CH375 還提供了串行通訊方式，通過(guò)串行輸入、串行輸出和中斷輸出與單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等相連接。CH375有串口和并口兩種與單片機(jī)的連接方式，在本系統(tǒng)中，CH375 芯片是通過(guò)并行方式連接到副控制芯片的，CH375的 TXD引腳通過(guò)1千歐左右的下拉電阻接地或者直接接地，從而使CH375工作于并口方式。這種并行連接方式極大的提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率。

3、FPGA的EPROM及單片機(jī)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中使用了AT24C512EEPROM器件作為主要存儲(chǔ)芯片，它的存儲(chǔ)容量為512K及單片機(jī)對(duì)AT24C51系列E2PROM的讀寫(xiě)操作完全遵守12C總線的主收從發(fā)和主發(fā)從收的規(guī)則。數(shù)據(jù)的傳送由四部分組成：起始(START)條件、從機(jī)地址的發(fā)送、數(shù)據(jù)的傳送和停止(STOP)條件。每一個(gè)時(shí)鐘高電平中期間傳送一位數(shù)據(jù)，而且在SCL線為高電平時(shí)SDA線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，否則將認(rèn)為是一個(gè)控制信號(hào)。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在其簡(jiǎn)單性和有效性上。

如圖所示電路，一般A0、A1、WP接VCC或GND，SCL、SDA接上拉電阻(上拉電阻的阻值可參考有關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)選擇，通常可選5K到10K的電阻，本設(shè)計(jì)中選用的電阻阻值為10K)后再接單片機(jī)的普通I/O口，即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)AT24C512的操作。在對(duì)AT24C512開(kāi)始操作前，需要先發(fā)一個(gè)8位的地址字來(lái)選擇芯片以進(jìn)行讀寫(xiě)。其中要注意“10100”為AT24C512固定的前5位二進(jìn)制;A0、A1 用于對(duì)多個(gè)AT24C512加以區(qū)分;R/W為讀寫(xiě)操作位，為1時(shí)表示讀操作，為0時(shí)表示寫(xiě)操作。AT24C512內(nèi)部有512頁(yè)，每一頁(yè)為128字節(jié)，任一單元的地址為16位，地址范圍為0000—0FFFFH。雖然FPGA芯片和單片機(jī)都有EEPROM讀寫(xiě)的功能，但并不是說(shuō)它們擁有各自獨(dú)立的EEPROM 芯片，而是兩片單片機(jī)共同復(fù)用EEPROM芯片。如果兩個(gè)芯片同時(shí)讀寫(xiě)EEPROM芯片，則單片機(jī)肯定會(huì)產(chǎn)生死機(jī)現(xiàn)象，因此需要一個(gè)嚴(yán)格的機(jī)制保證不會(huì)出 現(xiàn)兩片單片機(jī)同時(shí)讀或者寫(xiě)EPROM芯片的現(xiàn)象。該機(jī)制稱為EPROM復(fù)用關(guān)系，即采用一個(gè)握手信號(hào)協(xié)調(diào)兩者的使用。

在視頻選擇電路中采用了交流耦合技術(shù)，這樣設(shè)計(jì)有利于保持高清晰視頻信號(hào)的傳輸。同時(shí)利用FPGA作為中央控制部分的，采用了并行的兩塊單片機(jī) 做為副控芯片，一塊用于USB接口的數(shù)據(jù)控制與傳輸，另外一塊用于其它接口操作和外部存儲(chǔ)控制，既了協(xié)調(diào)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與傳輸，又能夠保證FPGA的 處理不受到外部電路的影響，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。

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