摘 要：基于单片机硬件系统以及Keil C软件开发平台，设计并实现了应用于家庭用户的小型监控报警系统。该系统通过红外传感器探测到入侵者，驱动蜂鸣器报警并产生相应信号通过串口线传送至PC控制端，控制端启动摄像头及时抓拍现场图片并保存。
关键词：C8051F120；红外传感器；UART；视频监控
传统的视频监控需要有专业的设备、高额的费用以及大量的视频存储要求，难以在一般家庭用户中得到广泛应用。基于红外传感器的视频监控系统具备了监控的基本功能，能实现视频实时显示、抓拍及报警，可单独使用亦可作为智能家居的部分模块。红外传感器的应用避免了大量无意义的视频的保存，系统只在有外部物体进入感应区时才进行抓拍保存图像，节省存储空间，容易在家庭用户中得到推广应用。
1 系统整体设计方案
系统整体设计如图1所示，监控端（系统设置两个，可灵活部署）以C8051F120单片机为核心，通过单片机的I/O口连接蜂鸣器和红外监控器，PC机通过RS232与单片机相连，摄像头由PC机控制。
该系统通过红外传感器探测入侵物体，使用C8051F120的I/O口P2.0对红外传感器感应的红外线信号进行响应，驱动蜂鸣器报警并产生警示信号，通过串口线传送至PC，PC控制端启动摄像头及时抓拍现场图片并保存。
2 系统硬件设计
2.1 C8051F120介绍
系统监控终端采用C8051F120单片机作为控制核心，实现对红外传感器采集数据的处理以及与PC控制端的通信。
C8051F120是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片，其主要特性如下[1]：高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核；100 kS/s的ADC，带PGA和8通道模拟多路开关；128 KB可在系统编程的Flash存储器；两个UART串行接口；5个通用的16位定时器；具有6个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；片内看门狗定时器；可在工业温度范围（-45 ℃~+85 ℃）工作。
2.2 C8051F120对红外传感器的控制
C8051F120的I/O口P2.0与红外传感器相连，如图2所示，对红外传感器感应的红外线信号进行查询，一旦查询到P2.0端口送来的信号发生电平变化，单片机即作出响应，驱动蜂鸣器报警并向PC发送警示信号。
单片机C8051F020的UART0口是一个具有帧错误检测和地址识别硬件的增强型串行口。UART0可以工作在全双工异步方式或半双工同步方式，并且支持多处理器通信。对UART0的控制和访问是通过相关的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（SCON0）和串行数据缓冲器（SBUF0）来实现的。一个SBUF0地址可以访问发送寄存器和接收寄存器。读操作将自动访问接收寄存器，而写操作自动访问发送寄存器。
3 C8051F120与PC的串口通信
串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方式，异步通信是比较常用的传送方式。串行通信前，发送方和接收方要约定具体的数据格式和波特率（通信协议）。系统约定其通信协议如下：
（1）串行通信波特率为9 600 b/s；
（2）帧格式为：1 bit起始位，8 bit数据位，1 bit停止位，无奇偶校验位；
（3）设定由单片机主动联络PC机。
3.1 发送端
C8051F120单片机为信号发送端，开始工作后C8051F120初始化串口并检测P2.0信号（连接到红外传感器的引脚），当P2.0为真时向串口发送警示信息（设定为字符“1”）。根据通信协议，因波特率为9 600 b/s，选用定时器T1作为波特率发生器，晶振为11.059 2 MHz，定时器T1工作于方式2，定时器初值为0xfd。
3.2 接收端
PC在接收到串口发来的警示信息后会启动摄像头工作，接收端程序设计采用VC++6.0开发平台调用API函数来实现。程序工作流程如下：首先设置好串口参数，再开启串口监测工作线程，串口监测工作线程监测到串口接收到的数据，就以消息方式通知主程序，激发消息处理函数来进行数据处理。
4 上位机功能设计与实现
PC控制端应用程序包括三大模块：串口监视模块、视频采集模块和图像保存模块。串口监视模块监听串口状态，是否有单片机发来的警示信息；视频采集模块控制摄像头进行图片抓拍。
程序第一次运行时会在C盘下创建media文件夹用于保存抓拍图片，每次保存时程序会检查media目录下是否有当前日期的目录，没有则创建，并且会在当前日期目录下创建两个文件夹video1和video2，里面分别放两个监控源所拍摄的图片。监控程序可对摄像头的图像及其他格式进行设置。
本文提出的基于红外传感器的视频监控系统，较为适合小型用户使用，使用的设备为普通的USB摄像头和个人电脑，只要能对红外传感器合理部署就可对所需的场合进行监控。
参考文献
[1] 潘琢金，孙德龙，夏秀峰译.C8051F单片机应用解析[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.
[2] 童长飞.C8051F系列单片机开发与C语言编程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[3] 施国君.C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002.