基于TCP/IP协议的网络图像监控系统的设计与实现
2 系统方案设计
一般而言，可以将该系统划分为了两个部分：一是单核心型监控中心，其是以PC机作为最基本的监控单位；二是分散型监控中心，该种模式的监控系统主要通过Internet的方式连接起来。不同计算机之间的相互通信的基础是在单片机上运行TCP / IP 协议，然后使PC机的管理监控软件与Internet相互连接，实现实时数据传输，将拍摄到的录像传输回监控中心。
2.1 硬件方案选择
2.1.1单片机模块论证与选择
选择带有芯片的微型计算机是一个需要花费时间来研究的问题。 选择带有芯片的微型计算机的模型非常重要。 如果选择合适的芯片，它将使系统更加经济，可靠和稳定。 如果选择的芯片不是很好，则会造成经济浪费。 该系统也可能会出现问题，无法正常运行并不能满足该设计的功能要求，只要正确选择一些想法和方法，低成本微控制器的选择就可以最好地发挥作用。最长的使用周期和很好的替换方案。
51单片机有自己的优点,比较小巧低价,stm32f407功能强大,首先是51单片机的入门上手很快,外围资源简单,功能少,容易学习和控制方便,stm32f407的外围接口比较丰富,很容易接入一个外设或者模块,但是这个入门需要一定的经验和时间,有些是单片机C51是没有的,运行速度远高于C51单片机，STM32F407单片机的内部程序分为多个不同的模块， USB控制器,每个模块都有对应的例子和说明,这个资料太多,而且不能在短期内完成,需要长时间的学习以及实践才能充分把握其使用方法，根据以上几点因素，选用STC系列单片机更好，因为此系列单片机的系统简单，造价不高，对内芯自带功能模块的要求不高，程序也易于理解，STC系列单片的频率极值为72（单位：NHz）。STC系列单片机I/O端口的对应电路较为简单，因而易于外接终端设备，使整个硬件电路的设计更为简洁。然而出于对TFT信号以及图片信息采集的考虑，本系统将选定STM32F407为硬件电路的核心。
2.2 硬件系统方案
本系统硬件电路的控制核心选用了STM32F407单片机；摄像头接口电路的芯片选用了 OV2640；WIFI接口电路的芯片选用了ESP8266；存储模块基于开发板板载的SD卡接口与一个大小为1GB的SD卡。若系统出现异动状况，那么STM32F407将基于WIFI信号向具有视频监控功能的上位机传递录制指令，使其进行监控作业；若无需进行录制亦或是异动状况消失，那么可以通过手动的方式来操作上位机使其停止监控作业并对已采集的视频数据进行存储。
图2.1 硬件框图
3 硬件电路模块设计
3.1 STM32主控模块
出于对管脚数量以及响应速度等各方面因素的考虑，本系统最终选定STM32作为开发板的控制核心。
Cortex-M3处理器沿用了ARM7处理器的系统框架，因而具有响应速度快、性能稳定、功能强大、功率损耗低、运行高效的优点。作为高性能、高运行效率的单片机产品， STM32广泛的应用在很多t通信设备，无线定位系统，路由器，STM32单片机最小系统主要有晶振，电容，复位电路等构成，如图所示。
图3.1 单片机最小系统
如图3.1所示，STM32设有2个晶体振荡器，其一在外接电路高频的工作环境下使用，对应图3.1中的文字符号Y2,用于放大CPU的主频；其二在外接电路低频的工作环境下使用，对应图3.1中的文字符号Y1,具有让系统待机的功能。复位电路由芯片内部的NRST引脚与外部的复位按键和电容组成。
3.2电源模块
MCU，光电编码设备以及摄像设备需外接5V电压，所以可以让7.2V的VCC经过LM2940后转化为5V的稳定电压再输出于MCU以及上述设备。LM2940稳压电路具有工作稳定，结构简单、工作速度快的优点，同时它工作过程中的非线性误差较低，能够稳定地输出相应的电平信号，可以满足系统的需求。
图3.2 电源模块
4 软件设计
4.1 软件设计思路
定义成一个产品，也就是大概这几个硬件资源，显示，按键，指示灯，通信，存储等，对于一个单片机来说，输入包括很多，其中一个最大的类就是传感器，Keil uVision是一个针对51单片机开发的软件，属于USA的Keil软件公司的产品之一，Keil uVision的出现让51单片机系统可以用C语言进行开发，为单片机开发者们带来了较大的便捷性，此外C语言在世界范围内的流行程度非常高，具有可读性强、易于学习的优点。Keil uVision内置各种实用性较高的函数库，能够较好地协助单片机的开发以及调试工作，能够安装于高普及程度的Windows操作系统，Keil uVision的编译过程迅速而精准，设有程序的下载与拷贝功能。可以将Keil的主要功能总结为以下几种：第一，C语言编译；第二，宏汇编；第三，程序的连接转换；第四，库管理；第五，仿真调试。正是这些多样化、高实用性功能的存在，才大大地方便简化了单片机程序开发者们的开发工作。
通常地，使用Keil对单片机程序进行开发的流程如下：①新建一个工程并进行保存；②添加后缀名为“.c”的源文件；③在该文件中进行相应程序的编写；④对程序进行调试；⑤对已完成的程序进行编译；若在对程序进行调试时发现一些程序语句的错误，可以对原程序进行在线更改，而无需退出调试状态后再进行修改。若一些代码难以进行分步调试，那么可以尝试在相应的程序段设置断点。在调试工作完毕后，需要对源程序进行编译，将其编译为后缀“.hex”的文件后，烧录入STM32中运行，观察软件是否按照预期设置的功能运行。
4.2 编程语言的选择
PC-B为Proteus的最基础的一个模块，1988年约翰詹姆森把它创作出来给磁盘操作系统使用。其设计运行过程图在上世纪90年代发布，后来其不断完善，逐渐可以融入道Windows软件中。上世纪90年代中期，Proteus初次引入SPICE Simulation，随后几年对微信号控制器的计算机模型也引入到Proteus中。2002往后的四年期间，自动形成形状曲线的功能也引入到此软件中，随后3D Board Visualizatio也不断创新。2011年也引入了集成开发环境，2015年也正式成为了微软认证应用程序。此外，其在2017年也逐渐引入了可以完成高速设计的功能。Proteus往往会一年更新两次，同时会根据用户的需求来进行维护。
此软件由于仿真功能比较完善，所含模拟机械元件比较丰富，通常会用其进行电路的设计仿真，并且能很好地满足用户的需求，对于多数单片机设计者而言，这个软件深受欢迎。
4.3软件整体流程
通过蓝牙与电脑上位机通信，完成数据交互。通过不断交互完成基本的视频传输主程序主要是起到初始化中断分组、延时、串口通信、传感器接口（GPIO）和按键，配置蓝牙模块并初始化摄像头、UCOSII和建立启动任务，并开始任务，视频采集，传输及其保存。
图4.1 系统主流程
5 系统调试分析
5.1 系统调试
首先开启KEIL，先建设一个新的文件，先学习如何对此文件进行程序输入、修改以及运行，再进行文件的创建，对于一个相对简单的设计课题，只要少量工程文件就可以完成，不需要过于复杂的程序应用，通过建立一个新的以c为后缀的main文件，使用里面的代码功能，实现著流程图的设计，进而实现对应的程序功能。子模块主要就是实现子功能,比如说显示,按键,蜂鸣器,串口通信,基本的驱动都要实现,然后在去根据功能定义模块接口,这样就可以集成外设完成系统的设计功能了。选择工程监理,单片机选择STC89C52,在出来的对话列表里面选择否,在Target1的output菜单里面选择Create HEX File，通过这一操作输出的程序文件就会变成Hex文件，然后就可以将程序传输进单片机，建立新的工程文件，然后编辑代码,在保存到对应的路径下面,保存的扩展名称.c,工程列表菜单中选择Add Files to Group‘Source Group I 选项，保存的文件就是工程文件，写好就可以按住F7进行编译,F5是可以用来调试的。
图5.2表示PC连接成功，画面启动监控。此时，只要有红外传感器感受到异动，上位机监控软件就会开始录制画面。
图5.3 画面录制
图5.3表示异常情况画面录制。如果按下停止录制按键，监控软件就会停止录制，并保存录制的视频。
图5.4 画面录制停止
图5.4表示画面录制停止。此时可以在video文件夹下看到录制的.AVI视频文件。
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