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摘要：该设计是基于51系列单片机进行的校园智能监控回放系统的硬件设计，利用wifi模块向计算机软件进行远程信号传输，使上位机能完成视频回放等操作。本系统使用Altium Designer绘制电路图并制作成品，并以c语言进行软件设计，考虑到延展性和可移植性，软件的设计采用模块化结构。所有程序完成编写后，在keil软件中进行调试，并将程序烧制入单片机，最后调试成功。
关键词：LCD显示屏；RAK425wifi模块；视频回放
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0190-02
1 概述
作为一种短程的无线通信技术，WIFI技术可支持一定范围内互联网所接入的无线信号，将许多终端设备进行无线互联。目前无线接入技术主要包括IEEE中无线局域网WLAN的802.11标准、无线个域网WPAN的802.15标准以及蓝牙的802.16标准等[1]。
智能监控视屏回放系统摒弃了效率低，安全性差的依靠人工巡查、记录和处理的传统校园安全管理模式，借助计算机技术对监控的视频信息进行传送、查询、存储及显示，实现远程实时监控功能。
本文实现了一个校园智能监控视频回放系统的硬件部分，利用单片机、wifi模块、显示屏等设备设计一个可在局域网内远程控制视屏回放系统的多路回放的硬件设备，该设备可通过局域网完成对视频回放系统进行远程控制。
2 设计方案论证
2.1 方案确定
2.2.1 显示模块选择方案和论证
采用LCD1602字符型液晶显示屏，与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模块体积小、功耗低、显示内容丰富，且不需外加驱动电路，且LCD1602为字符型液晶显示屏，显示字母与数字较为方便，控制简单，成本较低，故该设计采用LCD1602来显示数据[2] 。
2.2.2 网络传输协议的选择
采用UDP协议进行wifi数据传输，UDP是面向非连接的协议，不需要建立连接，而是直接传输数据，对于一次传输少量数据、对可靠性要求不高的环境适用。且使用UDP协议传输时，只需在局域网中广播数据，由上位机接收即可。故本设计采用UDP协议。
2.2.3 编程语言与软件选择
本设计任务采用Kei C51作为本次开发的集成环境，Keil C51作为美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，可用于C语言源程序的编辑、编译、连接并生成目标代码，集成环境方便直观易于使用[3]。
本次设计任务中需要进行电路图的绘制与硬件电路的搭建，该部分将使用Altium Designer进行。Altium Designer是Altium公司推出的运行在windows系统下的一体化电子产品开发系统，该软件将原理图设计、电路仿真等功能集合在一起，功能强大，被广泛应用于电路设计中[3]。
2.2.4 电路设计方案
综上各方案所述，对此次作品的方案选定： 将单片机STC89C51RC作為主控制器，数据是通过UDP协议利用局域网广播方式进行传输，并通过LCD1602液晶显示屏显示出来，电路原理图使用Altiun Designer进行绘制，并且以Keil C51作为集成开发环境使用C语言编程。
3 系统设计
3.1 硬件设计
3.1.1 电路设计框图
3.2 软件设计
3.2.1 主程序设计
主程序主要由遥控按键组成，当有按键被按下时，先调用LCD模块中的显示字符，并判断是否按键是否按下，若是，则发送键值调用20ms的延时程序，无则返回，最后调用20ms的延时程序，避免在按键松开前能正常显示，流程图如图7所示。其中按下几号按键，则发送的数据就为其值[6]。
3.2.2 显示子程序设计
本设计的显示子程序分为延时函数、判忙、写命令、写字符、写数据、初始化、写字符串、清屏等功能。利用本模块功能可在主程序中，调用初始化方法将LCD1602进行初始化，写字符串方法将显示屏第一行设为指定数值，最后在按键时调用写字符串方法在显示屏第二行显示特定字符串，使设计更为直观、人性化。
3.2.3 显示子程序设计
对于UART串口的程序设计分为如下几个部分：1ms的延时函数、串口初始化、单字节发送函数、字符串发送函数、定长字符串发送函数、串口中断函数、清空接收函数以及发送键值函数[7]。
初始化时，编写SCON寄存器以确定串口工作方式，将比特率设定为9600，为TMOD选择工作模式，为TH1与TL1赋初，启动TR1。
向上位机传输按键值时，将串口数据缓冲寄存器SBUF中的值赋为按键所代表的数值，判断TI是否为0以等待发送结束，最后进行软件清零[8]。
4 设备调试
本视频智能回放系统的硬件设计是由 STC89C51RC单片机和RAK425串口WIFI模块组成。设计思路是由WIFI模块连接到路由器，通过单片机上遥控按键发出信号，通过UDP协议广播信号并由软件终端接收，控制多路视频播放。
具体步骤分为硬件设备调试和软件调试两部分，在硬件连接完成后，需要分别对WIFI模块与单片机进行进一步调试，以确保每个元器件能够正常使用，完成整个项目，实现远程控制视频回放软件的多路回放。
在实物焊接安装完成后，首先应对其进行整体检查，查看电路是否存在虚焊、短路、断路等错误，然后对各个电路模块进行分级调试，查看各个模块在上电的情况下是否能够正常工作，并对wifi模块进行网络配置，并在上位机的网络调试助手中模拟信号接收端，调试并测试整体功能是否得到初步实现。
参考文献：
[1] 易庆萍.高校校园视频监控系统设计与应用[D].西南交通大学，2010：3-4.
[2] Tao J，Turjo M，Wong M，et al.Fall incidents detection for intelligent video surveillance 2011，90-94.
[3] 刘润泽.多路视频合成及回放器的硬件设计[D].哈尔滨理工大学，2011：5.
[4] 丁莹.浅谈WiFi技术[J].科技视界，2012（24）：195.
[5] 陈光绒，李小琴.W24WiFi模块编程及其应用[J].微型机与应用，2013（2）：93-95.
[6] 牛余朋，牛傲其.51单片机C语言的编程技巧[J].单片机制作2007（3）：15.
[7] 高铭泽.C51单片机的开发与应用[J].科技风，2012（16）：61-62.
[8] Jagdish Singh.Measurement and calibration of a nonlinear analog signal using MCS-51 series microcontroller[J].Journal of the Instrument Society of India： Proceedings of the national symposium on instrumentation，2010，40（3）：196-198.
[9] 舒华，陈建勤.稳压管及其应用[J].汽车维护与修理，1999（4）：34-37.
[10] 张爱迪.石英晶振使用常识[J].无线电，2011（1）：95-98.
[11] 袁欢，曾先文，徐讳.1602LCD液晶显示[J].工程科技，2012（7）：34-35.
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关键词：LCD显示屏；RAK425wifi模块；视频回放
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0190-02
1 概述
作为一种短程的无线通信技术，WIFI技术可支持一定范围内互联网所接入的无线信号，将许多终端设备进行无线互联。目前无线接入技术主要包括IEEE中无线局域网WLAN的802.11标准、无线个域网WPAN的802.15标准以及蓝牙的802.16标准等[1]。
智能监控视屏回放系统摒弃了效率低，安全性差的依靠人工巡查、记录和处理的传统校园安全管理模式，借助计算机技术对监控的视频信息进行传送、查询、存储及显示，实现远程实时监控功能。
本文实现了一个校园智能监控视频回放系统的硬件部分，利用单片机、wifi模块、显示屏等设备设计一个可在局域网内远程控制视屏回放系统的多路回放的硬件设备，该设备可通过局域网完成对视频回放系统进行远程控制。
2 设计方案论证
2.1 方案确定
2.2.1 显示模块选择方案和论证
采用LCD1602字符型液晶显示屏，与传统的LED数码管显示器件相比，液晶显示模块体积小、功耗低、显示内容丰富，且不需外加驱动电路，且LCD1602为字符型液晶显示屏，显示字母与数字较为方便，控制简单，成本较低，故该设计采用LCD1602来显示数据[2] 。
2.2.2 网络传输协议的选择
采用UDP协议进行wifi数据传输，UDP是面向非连接的协议，不需要建立连接，而是直接传输数据，对于一次传输少量数据、对可靠性要求不高的环境适用。且使用UDP协议传输时，只需在局域网中广播数据，由上位机接收即可。故本设计采用UDP协议。
2.2.3 编程语言与软件选择
本设计任务采用Kei C51作为本次开发的集成环境，Keil C51作为美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，可用于C语言源程序的编辑、编译、连接并生成目标代码，集成环境方便直观易于使用[3]。
本次设计任务中需要进行电路图的绘制与硬件电路的搭建，该部分将使用Altium Designer进行。Altium Designer是Altium公司推出的运行在windows系统下的一体化电子产品开发系统，该软件将原理图设计、电路仿真等功能集合在一起，功能强大，被广泛应用于电路设计中[3]。
2.2.4 电路设计方案
综上各方案所述，对此次作品的方案选定： 将单片机STC89C51RC作為主控制器，数据是通过UDP协议利用局域网广播方式进行传输，并通过LCD1602液晶显示屏显示出来，电路原理图使用Altiun Designer进行绘制，并且以Keil C51作为集成开发环境使用C语言编程。
3 系统设计
3.1 硬件设计
3.1.1 电路设计框图
3.2 软件设计
3.2.1 主程序设计
主程序主要由遥控按键组成，当有按键被按下时，先调用LCD模块中的显示字符，并判断是否按键是否按下，若是，则发送键值调用20ms的延时程序，无则返回，最后调用20ms的延时程序，避免在按键松开前能正常显示，流程图如图7所示。其中按下几号按键，则发送的数据就为其值[6]。
3.2.2 显示子程序设计
本设计的显示子程序分为延时函数、判忙、写命令、写字符、写数据、初始化、写字符串、清屏等功能。利用本模块功能可在主程序中，调用初始化方法将LCD1602进行初始化，写字符串方法将显示屏第一行设为指定数值，最后在按键时调用写字符串方法在显示屏第二行显示特定字符串，使设计更为直观、人性化。
3.2.3 显示子程序设计
对于UART串口的程序设计分为如下几个部分：1ms的延时函数、串口初始化、单字节发送函数、字符串发送函数、定长字符串发送函数、串口中断函数、清空接收函数以及发送键值函数[7]。
初始化时，编写SCON寄存器以确定串口工作方式，将比特率设定为9600，为TMOD选择工作模式，为TH1与TL1赋初，启动TR1。
向上位机传输按键值时，将串口数据缓冲寄存器SBUF中的值赋为按键所代表的数值，判断TI是否为0以等待发送结束，最后进行软件清零[8]。
4 设备调试
本视频智能回放系统的硬件设计是由 STC89C51RC单片机和RAK425串口WIFI模块组成。设计思路是由WIFI模块连接到路由器，通过单片机上遥控按键发出信号，通过UDP协议广播信号并由软件终端接收，控制多路视频播放。
具体步骤分为硬件设备调试和软件调试两部分，在硬件连接完成后，需要分别对WIFI模块与单片机进行进一步调试，以确保每个元器件能够正常使用，完成整个项目，实现远程控制视频回放软件的多路回放。
在实物焊接安装完成后，首先应对其进行整体检查，查看电路是否存在虚焊、短路、断路等错误，然后对各个电路模块进行分级调试，查看各个模块在上电的情况下是否能够正常工作，并对wifi模块进行网络配置，并在上位机的网络调试助手中模拟信号接收端，调试并测试整体功能是否得到初步实现。
参考文献：
[1] 易庆萍.高校校园视频监控系统设计与应用[D].西南交通大学，2010：3-4.
[2] Tao J，Turjo M，Wong M，et al.Fall incidents detection for intelligent video surveillance 2011，90-94.
[3] 刘润泽.多路视频合成及回放器的硬件设计[D].哈尔滨理工大学，2011：5.
[4] 丁莹.浅谈WiFi技术[J].科技视界，2012（24）：195.
[5] 陈光绒，李小琴.W24WiFi模块编程及其应用[J].微型机与应用，2013（2）：93-95.
[6] 牛余朋，牛傲其.51单片机C语言的编程技巧[J].单片机制作2007（3）：15.
[7] 高铭泽.C51单片机的开发与应用[J].科技风，2012（16）：61-62.
[8] Jagdish Singh.Measurement and calibration of a nonlinear analog signal using MCS-51 series microcontroller[J].Journal of the Instrument Society of India： Proceedings of the national symposium on instrumentation，2010，40（3）：196-198.
[9] 舒华，陈建勤.稳压管及其应用[J].汽车维护与修理，1999（4）：34-37.
[10] 张爱迪.石英晶振使用常识[J].无线电，2011（1）：95-98.
[11] 袁欢，曾先文，徐讳.1602LCD液晶显示[J].工程科技，2012（7）：34-35.
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