一种AVR实现博物馆智能防盗器系统设计

博物馆关闭时便可将此防盗保护器启动，通过CMOS传感器对博物馆进行扫描，图像信号在微处理器中进行处理筛选压缩，并与被监控信号(人形信号)进行比较，一旦出现类人形信号，便将数据进行存储(这样可以大大节省存储空间)，并进行报警。被监控信号可以增加，可以是其它任何可能对馆藏品造成损害的动物，只不过在进行筛选比较处理时要复杂一些。另外，通过温度传感器对温度信号进行采集监控，通过控制馆内空调来达到调节温度的效果，以避免馆内文物因为温度的变化而造成损害。

硬件系统设计

器件的选择

本设计需要对博物馆内的情况进行大范围适时监控并采集图像数据和温度数据进行处理，因此核心器件应包括图像传感器、温度传感器和微处理器。

图像传感器

为了实现适时监控，要求图像传感器的数据率(转换速度)比较快、分辨率比较高，本文选用了彩色CMOS传感器LM9628。

温度传感器

本文采用了高精度温度传感器LM19，它具有以下主要特点：可检测的温度变化范围最大为-55℃~ 130℃;温度变化呈良好的线性度;可预测的温度曲线误差。

AVR高速单片处理器

本文采用了ATMEGA16单片机作为核心处理器，MEGA16可外接16MHz晶振，单位时钟内可以执行一条指令，内含RAM和EEPROM，并且含8通道10位ADC。基本可以达到本系统数据处理和控制的要求。

系统构成原理

系统要具有采集、处理、传输、控制等功能，其组成功能框图如图1所示。在处理器的控制下，CMOS传感器的图像数字信号(8位，10位或者12位)通过并行数据线经接口电路存入存储器，微处理器将存储器内的数据取出并进行分析处理(同时检测温度数据), 然后控制讯响系统和相关空调接口。

图像采集部分

因为CMOS传感器采集部分在使用过程中需要合适的安装位置，因此单独把它布线到了一块小电路板上,称之为采集头板。 需要注意的是LM9628采用48引脚的LCC封装，在焊接上有一定难度(本文用15W尖嘴小烙铁，采用拖焊技术)。同时，为了便于焊接，在画元件封装图时最好将引脚在数据手册中给出的标准数据基础上再延长2个毫米。 另外，为了能采集到完整的图像，还需要在头板CMOS传感器的上方装一个1/ 3”的光学成像透镜，使投影到感光阵列上的图像尽可能完整,在安装时注意调整合适的焦距以及光栅的大小。由于采得的图像数据恢复时需要定位输出, 因此采用CMOS传感器的主工作模式，同时检测其输出的像素时钟、行时钟、场时钟，存储时加入定位信息以保证数据的有效性以便正确恢复。由于MEGA16可以快速处理8位数据，因此通过设置CMOS内部寄存器PixDataSel 和PixDataMsb(将PixDataSel设置为10h，8位模式，数字视频输出d[11..3]有效;将PixDataMsb设置为11h，8位模式，内部视频ADC的高8位有效)，将低4位数据进行屏蔽，直接输出8位图像数据。为了加快调试过程，可利用CMOS传感器具有采集窗口大小可以调整的特点，将采集窗口的像素设置的比较小，从而减少了所要处理的数据量。这些功能的实现，都需要通过 I2C总线对内部控制寄存器进行设定，内部一些寄存器状态的读出也需要通过I2C总线，因此I2C总线的读写时序的实现很重要，必须严格按照数据手册所给定时关系来实现。