Wifi控制視頻回放系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

馮穎凌　陳詩(shī)雨

摘要：該設(shè)計(jì)是基于51系列單片機(jī)進(jìn)行的校園智能監(jiān)控回放系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，利用wifi模塊向計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程信號(hào)傳輸，使上位機(jī)能完成視頻回放等操作。本系統(tǒng)使用Altium Designer繪制電路圖并制作成品，并以c語(yǔ)言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，考慮到延展性和可移植性，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。所有程序完成編寫后，在keil軟件中進(jìn)行調(diào)試，并將程序燒制入單片機(jī)，最后調(diào)試成功。

關(guān)鍵詞：LCD顯示屏；RAK425wifi模塊；視頻回放

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）27-0190-02

1 概述

作為一種短程的無(wú)線通信技術(shù)，WIFI技術(shù)可支持一定范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)所接入的無(wú)線信號(hào)，將許多終端設(shè)備進(jìn)行無(wú)線互聯(lián)。目前無(wú)線接入技術(shù)主要包括IEEE中無(wú)線局域網(wǎng)WLAN的802.11標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)線個(gè)域網(wǎng)WPAN的802.15標(biāo)準(zhǔn)以及藍(lán)牙的802.16標(biāo)準(zhǔn)等[1]。

智能監(jiān)控視屏回放系統(tǒng)摒棄了效率低，安全性差的依靠人工巡查、記錄和處理的傳統(tǒng)校園安全管理模式，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)監(jiān)控的視頻信息進(jìn)行傳送、查詢、存儲(chǔ)及顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)校園智能監(jiān)控視頻回放系統(tǒng)的硬件部分，利用單片機(jī)、wifi模塊、顯示屏等設(shè)備設(shè)計(jì)一個(gè)可在局域網(wǎng)內(nèi)遠(yuǎn)程控制視屏回放系統(tǒng)的多路回放的硬件設(shè)備，該設(shè)備可通過局域網(wǎng)完成對(duì)視頻回放系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

2 設(shè)計(jì)方案論證

2.1 方案確定

2.2.1 顯示模塊選擇方案和論證

采用LCD1602字符型液晶顯示屏，與傳統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富，且不需外加驅(qū)動(dòng)電路，且LCD1602為字符型液晶顯示屏，顯示字母與數(shù)字較為方便，控制簡(jiǎn)單，成本較低，故該設(shè)計(jì)采用LCD1602來(lái)顯示數(shù)據(jù)[2] 。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的選擇

采用UDP協(xié)議進(jìn)行wifi數(shù)據(jù)傳輸，UDP是面向非連接的協(xié)議，不需要建立連接，而是直接傳輸數(shù)據(jù)，對(duì)于一次傳輸少量數(shù)據(jù)、對(duì)可靠性要求不高的環(huán)境適用。且使用UDP協(xié)議傳輸時(shí)，只需在局域網(wǎng)中廣播數(shù)據(jù)，由上位機(jī)接收即可。故本設(shè)計(jì)采用UDP協(xié)議。

2.2.3 編程語(yǔ)言與軟件選擇

本設(shè)計(jì)任務(wù)采用Kei C51作為本次開發(fā)的集成環(huán)境，Keil C51作為美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，可用于C語(yǔ)言源程序的編輯、編譯、連接并生成目標(biāo)代碼，集成環(huán)境方便直觀易于使用[3]。

本次設(shè)計(jì)任務(wù)中需要進(jìn)行電路圖的繪制與硬件電路的搭建，該部分將使用Altium Designer進(jìn)行。Altium Designer是Altium公司推出的運(yùn)行在windows系統(tǒng)下的一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，該軟件將原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真等功能集合在一起，功能強(qiáng)大，被廣泛應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)中[3]。

2.2.4 電路設(shè)計(jì)方案

綜上各方案所述，對(duì)此次作品的方案選定： 將單片機(jī)STC89C51RC作為主控制器，數(shù)據(jù)是通過UDP協(xié)議利用局域網(wǎng)廣播方式進(jìn)行傳輸，并通過LCD1602液晶顯示屏顯示出來(lái)，電路原理圖使用Altiun Designer進(jìn)行繪制，并且以Keil C51作為集成開發(fā)環(huán)境使用C語(yǔ)言編程。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件設(shè)計(jì)

3.1.1 電路設(shè)計(jì)框圖

3.2 軟件設(shè)計(jì)

3.2.1 主程序設(shè)計(jì)

主程序主要由遙控按鍵組成，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，先調(diào)用LCD模塊中的顯示字符，并判斷是否按鍵是否按下，若是，則發(fā)送鍵值調(diào)用20ms的延時(shí)程序，無(wú)則返回，最后調(diào)用20ms的延時(shí)程序，避免在按鍵松開前能正常顯示，流程圖如圖7所示。其中按下幾號(hào)按鍵，則發(fā)送的數(shù)據(jù)就為其值[6]。

3.2.2 顯示子程序設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的顯示子程序分為延時(shí)函數(shù)、判忙、寫命令、寫字符、寫數(shù)據(jù)、初始化、寫字符串、清屏等功能。利用本模塊功能可在主程序中，調(diào)用初始化方法將LCD1602進(jìn)行初始化，寫字符串方法將顯示屏第一行設(shè)為指定數(shù)值，最后在按鍵時(shí)調(diào)用寫字符串方法在顯示屏第二行顯示特定字符串，使設(shè)計(jì)更為直觀、人性化。

3.2.3 顯示子程序設(shè)計(jì)

對(duì)于UART串口的程序設(shè)計(jì)分為如下幾個(gè)部分：1ms的延時(shí)函數(shù)、串口初始化、單字節(jié)發(fā)送函數(shù)、字符串發(fā)送函數(shù)、定長(zhǎng)字符串發(fā)送函數(shù)、串口中斷函數(shù)、清空接收函數(shù)以及發(fā)送鍵值函數(shù)[7]。

初始化時(shí)，編寫SCON寄存器以確定串口工作方式，將比特率設(shè)定為9600，為TMOD選擇工作模式，為TH1與TL1賦初，啟動(dòng)TR1。

向上位機(jī)傳輸按鍵值時(shí)，將串口數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF中的值賦為按鍵所代表的數(shù)值，判斷TI是否為0以等待發(fā)送結(jié)束，最后進(jìn)行軟件清零[8]。

4 設(shè)備調(diào)試

本視頻智能回放系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是由 STC89C51RC單片機(jī)和RAK425串口WIFI模塊組成。設(shè)計(jì)思路是由WIFI模塊連接到路由器，通過單片機(jī)上遙控按鍵發(fā)出信號(hào)，通過UDP協(xié)議廣播信號(hào)并由軟件終端接收，控制多路視頻播放。

具體步驟分為硬件設(shè)備調(diào)試和軟件調(diào)試兩部分，在硬件連接完成后，需要分別對(duì)WIFI模塊與單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)試，以確保每個(gè)元器件能夠正常使用，完成整個(gè)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制視頻回放軟件的多路回放。

在實(shí)物焊接安裝完成后，首先應(yīng)對(duì)其進(jìn)行整體檢查，查看電路是否存在虛焊、短路、斷路等錯(cuò)誤，然后對(duì)各個(gè)電路模塊進(jìn)行分級(jí)調(diào)試，查看各個(gè)模塊在上電的情況下是否能夠正常工作，并對(duì)wifi模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置，并在上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手中模擬信號(hào)接收端，調(diào)試并測(cè)試整體功能是否得到初步實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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