一种节能型视频监控终端电路设计

视频监控系统越来越多地走进人们的生活， 系统节能也是电子系统必须考虑的一个重要参数。对一个少有人出入的场合， 采用不间断的实时监控不仅没有必要，也会浪费很多的电能。针对这种情况， 本文设计了一个无人值守的智能监控终端。在没有人进入监控区域时，监控终端处于低能耗的休眠状态; 当红外传感器检测到有人进入监控区域时， 终端被唤醒并开始摄像， 同时将处理后的视频信号经过网络传输到监控中心， 为中心值班人员提供判断依据。对于出入人员较少的场合， 利用该监控终端可以有效减少系统能耗， 减少传输、保存的数据量， 而且不会错过监控对象。

红外传感信号处理模块

为了节约电能， 本终端采用红外传感器来检测监控区域有无人员进入， 只在有人员进入监控区域时， 终端才进入图像采集、处理、传输状态。本设计采用BISS0001芯片为热释电红外传感信号处理核心元件， 其应用电路如图1所示。

图1 红外信号处理电路

图1 中，7805 为三端稳压集成电路， 为信号处理电路提供电源。BISS0001 芯片的第9 引脚为触发控制信号Vc的输入脚， 工作中应当保证输入电压， 可以通过调节电阻R3来达到目的。当有行人进入监控区域时， 热释电红外传感器PIR 将检测到的人体发出的红外线转化为电信号， 并将其送到BISS0001内部， 信号经BISS0001 处理后由2 脚输出， 输出Vo为低电平到高电平的跳变。如果BISS0001 工作在有效状态不可重复触发的情况下(即图1中S1 接低电平)， 高电平的持续时间为Ts (Ts=49 152 R1C1)，在Ts时间段结束时，输出Vo即刻由高电平进入低电平并被封锁Ti (Ti =24R2C2 )时长;对于有效状态可重复触发的情况来讲( 即图1中S1 接高电平)， 如果在前一Ts时间段内， 输入的变化使得输出有效状态再次触发， 则Vo高电平信号将从此刻算起再持续一个Tx时长，之后才转换为低电平并进入封锁时间Ti.在封锁时间内， 即使由于负载的切换而引入的干扰也不会改变输出Vo的状态。本设计中让S1 接高电平， 红外传感信号处理电路的输出信号Vo作为DM642 的外部中断信号， 同时也作为TVP5150 芯片的节电模式输入控制信号， 如图1所示。

图像采集模块

对于图像采集模块，本设计采用TI 公司的TVP5150作为解码芯片。TVP5150 是一款超低功耗的解码芯片，正常操作时的功耗只有113 mW, 节电模式下功耗为1 mW， 并支持PAL/NTSC/SECAM 等格式，它能将摄像头所采集到的模拟图像信号转换为YUV4:2:2 格式的ITU-R BT.656 数字信号， 它可以接收2 路复合视频信号(CVBS) 或1 路S -Video 信号， 通过I2C 总线设置内部寄存器， 可以选择输出8 位4:2:2 的ITU-R BT.656 数字信号( 同步信号内嵌)，以及8 位4:2:2 的ITU-R BT.601 信号(同步信号分离，单独引脚输出)。TVP5150 与DM642 的硬件连接如图2 所示。

图2 TVP5150 与DM642 硬件连接图

TVP5150 芯片的AIP1A 和AIP1B 为模拟信号的输入端，该引脚需接0.1~1 μF 的滤波电容，HSYNC 为行同步信号的输出引脚。由于本设计采用了同步信号内嵌的ITU-R BT.656 格式， 所以该引脚未与DM642 相关引脚相连接。PND 引脚为省电模式的控制信号输入端，低电平有效，与红外传感信号处理电路的输出信号Vo连接，当监控区域无行人走动时，Vo为低电平， 这将使TVP5150 芯片进入省电模式。YOUT[6:0] 为BT.656/YUV数据输出引脚，YOUT [7]/I2CSEL 是BT.656/YUV 数据的第7 位， 也是I2C 接口设备地址设置位，TVP5150 设备地址由I2CSEL 引脚所接的上拉电阻或下拉电阻确定，I2CSEL 引脚的状态与设备地址映射关系如表1 所示，DM642 和TVP5150 应答过程中需要从片TVP5150 的地址。SCL、SDA 分别为I2C 接口的串行时钟和数据引脚，DM642 对TVP5150 内部寄存器的访问通过I2C 总线实现。DM642 芯片的VP0D [19:0] 为视频口VP0 的数据总线引脚， 其中VP0D [8:2] 与多通道串行口McBSP0 引脚复用， 为了将VP0D [8:2] 配置为VP0 的低位数据引脚，需要把PERCFG 寄存器中的VP0EN 位置1.VP0CLK0 为外部像素时钟输入引脚，与视频解码芯片TVP5150 的像素时钟输出引脚PCLK/SCLK 连接。