目 录
1 引言
2 方案论证
2.1 方案1——采用A/D和D/A转换的数字无线视频监控系统
2.2 方案2——数字和模拟结合的无线视频监控系统
3 系统概述
4 单元电路设计
4.1 射频发射电路
4.2 射频接收
4.3 数字无线发射电路
4.3.1 C8051F310单片机介绍
4.3.2 nRF905芯片介绍
4.3.3 数字无线发射硬件电路
4.3.4 液晶显示电路
4.4 数字无线接收电路
4.5 电源电路
4.5.1 +5V电源电压设计
4.5.2 +3.3V电源电压设计
4.5.3 蓄电池
5 软件设计
5.1 数字无线发射电路程序设计
5.1.1 发射电路程序
5.1.2 液晶显示电路程序
5.2 数字无线接收电路程序设计
6 测试结果
结 论
参考文献
附录A 无线发射电路
附录B 无线接收电路
附录1 发射程序
附录2 液晶程序
附录3 接收程序
致 谢
1 引言
无线视频监控系统是安全防范系统的组成部分，它是一种防范能力较强的综合系统。无线视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也有长远的发展。
在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。目前，视频监控系统正处在数控模拟系统[1]与数字系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。
数字信号控制的模拟视频监控系统分为基于微处理器的视频切换控制加PC机的多媒体管理和基于PC机实现对矩阵主机的切换控制及对系统的多媒体管理两种类型。
80年代是微处理器的年代，视频监控系统利用微处理器固件发展的矩阵切换器，将原来分散的全硬件视频监控系统微型集中化，如将视频切换、对前端的控制等功能集合一起，一机处理，是技术上的一个突破。
自备微处理器的矩阵主机可通过PC机的图形管理软件实现以下功能：
（1）对单一工作站之中的视频监控、出入口控制、内部通讯、报警等进行综合全面控制(注：只能提供一个简单的、可增强系统控制功能的用户界面，但不能代替矩阵主机的安防配置和编程能力)；
（2）任意一台工作站可通过网络，控制其它工作站所连接的矩阵主机、报警设备，完成视频切换、云台、镜头控制及报警联动等；
（3）可通过软件实现对众多矩阵主机和报警接口软件模块的控制。
基于PC机的视频监控系统采用软件设计，实现摄像机到监视器的视频矩阵切换，云台和镜头的控制，通过串口连接报警设备的报警信息，并通过程序编程自动完成视频切换、云台控制、报警联动、报警录像等各项控制功能。系统能充分利用PC机的资源，使视频监控系统随电脑技术的发展而不断进步，同时其开放性的结构特性更可使之与其它多种系统如与消防报警系统、出入口管理系统、楼宇自控系统等实现互动集成。
随着微处理器、微机的功能、性能的增强和提高，多媒体技术的应用，系统在功能、性能、可靠性、结构方式等方面都发生了很大的变化，视频监控系统的构成更加方便灵活、与其它技术系统的接口趋于规范，人机交互界面更为友好。但由于视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号，系统的网络结构主要是一种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用的特点，因此系统尽管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然存在，要满足更高的要求，数字化是必由之路。
90年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展、数字视频监控系统迅速崛起，现今市场上有两种数字视频监控系统类型，一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频Web服务器为核心的视频监控系统[2]。
视频监控系统的发展方向前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向，而数字化是网络化的前提，网络化又是系统集成化的基础，所以，视频监控发展的最大两个特点就是数字化和网络化。被广泛运用于商业领域、金融领域、教育领域、高危领域、个人领域等。
许多书籍都对无线电系统有一定的介绍，但是没有相关的书本详细的介绍无线视频监控这一部分的内容。
基于无线视频监控系统发展迅速更新、升级及应用广泛等这些特点，本毕业设计主要对模拟信号数字化控制，使其推向数字化的应用领域来进行研究。运用C8051F310单片机控制进行数据信息无线传送，通过高频调制电路对射频图像信息进行无线传送。电路主要采用射频无线发射、射频无线接收、数字无线发射、数字无线接收等模块完成电路的设计。
本设计中运用了nRF905收发模块，此模块提供了SPI 接口方便与C8051F310单片机的SPI 口连接。nRF905 单片无线收发器工作在433MHZ，通过SPI 接口进行编程配置，从而工作在消耗很低的电流状态。C8051F310单片机的增强型串行外设接口[3]SPI0提供访问一个全双工同步串行总线。SPI0可以作为主器件或从器件工作，使用4线主方式。通过C8051F310单片机SPI串口进行编程控制视频头的转向，同时，通过89S52单片机控制液晶显示电路；再运用射频发射与射频接收电路，将图像信息显示在电视机上，达到对周围事件进行实时监控。经过对无线视频监控系统的设计，让我们更好的熟悉C8051F310单片机和89S52 两款单片机，而且对C8051F310这款在校园里运用还不是很多的单片机有很好的掌握。在使用89S52单片机控制液晶显示电路时，可以对以往学习过的51系列单片机进行巩固；对HY-12864液晶显示电路的硬件和软件有一个充分的认识。
本设计内容丰富、信息量大、涵盖技术领域宽广、资料齐全、实用性强，为了便于理解和应用，论文中详细介绍了设计方面的所有要点，并且附带了电路原理图和所有的相关程序。可以对无线控制方面的得到了解，同时，对两款单片机的实际应用能够更好的掌握。参考硬件电路及源程序进行调试，对系统的设计方法有一个明确的概括。将毕业设计实物更好的运用于实际中，与生活紧密的联系起来。毕业设计——无线视频监控系统是大学生运用自己所学的专业和理论知识联系实际的一个很好的课题。
2 方案论证无线视频监控系统运用广泛,使用的环境各不相同, 而且无线视频监控系统的种类比较多，根据具体的情况可以选用不同的设计方案。可以减小开发难度，缩短开发周期，降低成本，更快地将产品推向市场。本设计要求通过单片机控制，对摄像头进行无线实时控制，达到不同角度的监控功能。
2.1 方案1——采用A/D和D/A转换的数字无线视频监控系统摄像头将所采集到的图像信号经过内部的转换电路转换成视频信号传给高速A/D，高速A/D负责把摄像头输出的模拟电压信号转换成对应的8位数据量[4]。C8051F310单片机控制高速A/D的采集开始与结束，将转换后的8位数据量传给单片机。单片机是整个系统的中心环节，它将从A/D取得的数据信号经过处理后送给无线发射模块进行调制发送。键盘对无线发送模块进行发射控制。详见图2-1 A/D转换无线发射框图。
图2-1 A/D转换无线发射框图
无线接收模块把接收到的信号进行解调，再把解调后的8位数据量传给C8051F310单片机。单片机通过指令控制高速无线接收模块的开始与结束。将所得到的数据量经过运算处理后送给高速D/A，其将数据量转换成对应的模拟量，然后送给显示设备。从而达到了监控的功能。详见图2-2 D/A转换无线接收框图。
图2-2 D/A转换无线接收框图
此方案处理速度快，功能和可靠性强，视频中分辨率高，可以控制距离远，达到很好的效果，使用范围广。但是，电路通过信息采集、数据处理、传输、系统控制等部分组成，硬件电路结构复杂，需要使用高速的单片机和高速A/D与D/A转换芯片，电路实现和调试都相当困难。各芯片成本高，适用于专业场合，不便于毕业设计。
2.2 方案2——数字和模拟结合的无线视频监控系统此方案采用射频无线发射、射频无线接收、数字无线发射、数字无线接收四部分组成。C8051F310单片机从键盘取得的数据信号经过处理后送给无线发射模块进行调制发送。键盘经过C8051F310单片机可以对无线发射模块nRF905进行控制。AT89S52单片机通过键盘在液晶上显示对应的控制信息。视频显示设备将接收到的射频信号解调成视频信号并显示，从而达到了监控的功能。详见图2-3框图。
图2-3 射频无线接收和数字无线发射框图
摄像头采集图像信号[5]，通过内部转换电路转换成视频信号输出到调制电路。调制电路的设计：电容三点式振荡电路产生56MHz正弦信号和AV信号调制，得出射频信号，送入到射频放大器UPC1651放大后发送出去。nRF905无线接收模块把接收到的信号进行解调，把解调后的数据信息传给C8051F310单片机，单片机通过指令控制摄像头电机的转向。详见图2-4框图。
图2-4 射频无线发射和数字无线接收框图
此设计电路简单，容易实现，使用范围广，对于银行、煤矿等安全地带可以很方便控制摄像头的电机进行检测。功耗低、软件编程较简单，nRF905芯片的体积小、整个系统成本低。用单片机来实现无线视频监控系统，充分利用了单片机的资源。同时使用C8051F310单片机和nRF905芯片一起控制,非常符合我们的设计思路，所以本设计采用方案2。
3 系统概述本设计主要完成的任务是将摄像头将所采集到的图像信号经过其内部的转换电路转换成视频信号，送入射频调制发射电路（即通过调制电路把摄像头输出的模拟电压信号和本振信号调制出射频信号，经放大后发送）。
射频接收器将射频调制发射电路发射过来的射频信号还原成图像并进行显示，从而实现了监控的功能。
发射端的C8051F310单片机通过键盘对数字无线发射模块的开始与结束控制。C8051F310单片机把控制字和所要传送的数据信息分别写入nRF905发射模块进行调制发送。同时，AT89S52单片机通过键盘在液晶上显示对应的控制信息。
在数字无线接收端，首先，接收端的C8051F310单片机把控制字写入nRF905数字无线接收模块，然后其将接收到的信号进行解调，把解调后的数据信息传给C8051F310单片机，单片机通过指令控制电机转向。
本设计主要组成部分具体如图3-1所示系统框图。
图3-1系统框图
4 单元电路设计按照系统设计功能的要求，确定设计系统硬件电路由射频发射、射频接收、数字无线发射、数字无线接收和电源电路五大模块组成。各电路模块的设计如下。
4.1 射频发射电路射频发射电路通过电容三点式产生56MHz的频率[6]，而图像信号经过摄像头采集，通过摄像头的内部电路转换为模拟电压信号，从JP1端送入，通过二极管调制电路，调制电路负责把摄像头输出的模拟电压信号和本振信号混出射频信号，射频信号经过uPC1651集成运算放大器和共发射级电路放大后发送。其中uPC1651是电视天线放大器专用集成电路，是一块超高频、宽频带（频率带宽为1200MHz）、低噪声，功率增益大（19dB，f=500MHz）的高频线性放大电路。如图4-1所示射频发射电路。
图4-1 射频发射电路
4.2 射频接收射频接收部分主要是电视机的接收，通过电视台的VHL波段[7]进行摄像头采集的56MHz的AV信号在电视机显示器上显示。
4.3 数字无线发射电路由于单片机具有体积小、结构简单、易于掌握、可靠性高、价格低廉、功耗低、控制功能强及应用灵活等优点，本设计中的数字无线发射和数字无线接收主要是通过C8051F310单片机的串行外设接口总线SPI（Serial Peripheral Interface）和nRF905发射与接收模块的SPI总线进行电路的控制，52系列（AT89S52）单片机主要负责HY-12864液晶显示电路的控制。硬件电路见附录A。
4.3.1 C8051F310单片机介绍无线发射和接收电路运用C8051F310单片机的SPI串行外设接口进行电路的控制。在此主要介绍C8051F310单片机的内部性能[8]和SPI总线的特性。
一、C8051F310内部性能
1.模拟外设
·10位ADC
转换速率可达200ksps
可多达21个外部单端或差分输入
VREF可在外部引脚或VDD中选择
内置温度传感器（±3°C）
·两个模拟比较器
可编程回差电压和响应时间
可配置为中断或复位源（比较器0）
2.在片调试
· 片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试（不需仿真器）支持断点、单步、观察/修改存储器和寄存器
· 比使用仿真芯片、目标仿真头和仿真插座的仿真系统有更优越的性能
3.供电电压2.7V - 3.6V
· 典型工作电流：5mA@25MHz；11μA@32KHz
· 温度范围：-40°C - +85°C
4.高速8051微控制器内核
· 流水线指令结构；70%的指令的执行时间为一个或两个系统时钟周期
· 速度可达25MIPS（时钟频率为25MHz时）
5.存储器
· 1280字节内部数据RAM（1024+256）
· 16KB FLASH存储器
6.数字外设
· 29个端口I/O；所有口线均耐5V电压
· 硬件增强型UART、SMBus和SPI串口
· 4个通用16位计数器/定时器
· 16位可编程计数器/定时器阵列（PCA），有5个捕捉/比较模块
· 使用PCA或定时器和外部时钟源的实时时钟方式
7.时钟源
· 内部可编程振荡器：24.5MHz，±2%的精度，可支持无晶体UART操作
· 外部振荡器：晶体、RC、C、或外部时钟
8.封装
· 32脚LQFP
二、SPI总线的特性
C8051F310单片机内部具有增强型串行外设接口（SPI0）可提供访问一个全双工同步串行总线的能力。
1.信号说明
（1）主输出、从输入（MOSI）
主出从入（MOSI）信号是主器件的输出和从器件的输入，用于从主器件到从器件的串行数据传输。当被配置为主器件时，MOSI 由移位寄存器的 MSB 驱动。
（2）主输入、从输出（MISO）
主入从出（MISO）信号是从器件的输出和主器件的输入，用于从从器件到主器件的串行数据传输。当SPI被禁止或工作在4线从方式而未被选中时， MISO引脚被置于高阻态。
（3）串行时钟（SCK）
串行时钟（SCK）信号是主器件的输出和从器件的输入，用于同步主器件和从器件之间在MOSI和MISO线上的串行数据传输。当SPI0作为主器件时产生该信号。
（4）从选择（NSS）
从选择（NSS）信号的功能取决于SPI0CN寄存器中NSSMD1和NSSMD0位的设置。有3种可能的方式：3线主方式或从方式、4线从方式或多主方式和4线主方式。本设计用NSSMD[1:0] = 1x为4线主方式， NSS作为输出。NSSMD0的设置值决定NSS引脚的输出电平。
2.SPI0主方式操作
只有SPI主器件能启动数据传输。通过将主允许标志MSTEN置1，将SPI0置于主方式。当处于主方式时，向SPI0数据寄存器写入一个字节时是写发送缓冲器。如果SPI移位寄存器为空，发送缓冲器中的数据字节被传送到移位寄存器，数据传输开始。SPI0主器件立即在MOSI线上串行移出数据，同时在SCK上提供串行时钟。在传输结束后SPIF标志被置为逻辑1。如果中断被允许，在SPIF标志置位时将产生一个中断请求。在全双工操作中，当SPI主器件在MOSI线向从器件发送数据时，被寻址的SPI从器件可以同时在MISO线上向主器件发送其移位寄存器中的内容。因此，SPIF标志既作为发送完成标志又作为接收数据准备好标志。
4.SPI0中断源
如果SPI0中断被允许，在下述4个标志位被置1时将产生中断。
（1）在每次字节传输结束，SPI中断标志SPIF被置1。该标志适用于所有SPI方式。
（2）如果在发送缓冲器中的数据尚未被传送到移位寄存器时写SPI0DAT，写冲突标志WCOL被置1。
（3）当SPI0被配置为主器件并且工作于多主方式，而NSS被拉为低电平时，方式错误标志MODF被置1。
（4）当SPI0被配置为从器件并且一次传输结束，而接收缓冲器中还保持着上一次传输的数据未被读取时，接收溢出标志RXOVRN被置1。
5.串行时钟时序
使用SPI0配置寄存器中的时钟控制选择位可以在串行时钟相位和极性的4种组合中选择其一。CKPHA位选择两种时钟相位（锁存数据所用的边沿）中的一种。CKPOL位在高电平有效和低电平有效的时钟之间选择。主器件和从器件必须被配置为使用相同的时钟相位和极性。注意：在改变时钟相位和极性期间应禁止SPI0，两个器件通信时，不论工作在主方式还是从方式，CKPHA必须被置0。
6.SPI特殊功能寄存器
对SPI0的访问和控制是通过系统控制器中的4个特殊功能寄存器实现，具体如下。
(1)SPI0CFG：SPI0配置寄存器，复位值：00000111 SFR地址：0XA1
R R/W R/W R/W R R R R
位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
位7：SPIBSY：SPI忙标志（只读）
当一次SPI传输正在进行时（主或从方式），该位被置为1。
位6：MSTEN：主方式允许位
0：禁止主方式，工作在从方式。1：允许主方式，工作在主器件方式。
位5 CKPHA：SPI0时钟相位。该位控制SPI0时钟的相位。
0：在SCK周期的第一个边沿采样数据。1：在SCK周期第二个边沿采样数据。
位4：CKPOL：SPI0时钟极性。该位控制SPI0时钟的极性。
0：SCK在空闲状态时处于低电平。 1：SCK在空闲状态时处于高电平。
位3：SLVSEL：从选择标志（只读）
当NSS引脚为低电平时该位被置1，表示SPI0是被选中的从器件。当NSS引脚为高电平时，该位被清0。
位2：NSSIN：NSS引脚的瞬时值（只读）
该位指示读该寄存器时NSS引脚的即时值。该信号未被去噪。
位1：SRMT：移位寄存器空标志（在从方式有效，只读）。
当所有数据都被移入/移出移位寄存器并且没有新数据可以从发送缓冲器读出或向接收缓冲器写入时，该位被置1。当数据字节被从发送缓冲器传送到移位寄存器或SCK发生变化时，该位被清0。
位0：RXBMT：接收缓冲器空（在从方式有效，只读）
当接收缓冲器被读取且没有新数据时，该位被置1。如果在接收缓冲器中有新数据未被读取，则该位被清0。
(2) SPI0CN：SPI0控制寄存器，复位值：00000110 SFR地址：0XF8 (可位寻址)
R/W R/W R/W R/W R/W R/W R R/W
位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
位7：SPIF：SPI0中断标志
该位在数据传输结束后被硬件置1。如果中断被允许，置1该位将会使CPU转到SPI0中断处理服务程序。该位用软件清0。
位6：WCOL：写冲突标志
该位由硬件置1（并产生一个SPI0中断），表示数据传送期间对SPI0数据寄存器进行了写操作。该位用软件清0。
位5：MODF：方式错误标志
当检测到主方式冲突（NSS为低电平，MSTEN＝1，NSSMD[1:0] = 01）时，该位由硬件置1（并产生一个SPI0中断）。该位用软件清0。
位4：RXOVRN：接收溢出标志（只适用于从方式）
当前传输的最后一位已经移入SPI0移位寄存器，而接收缓冲器中仍保存着前一次传输未被读取的数据时该位由硬件置1（并产生一个SPI0中断）。该位用软件清0。
位3-2：NSSMD1-NSSMD0：从选择方式位
选择NSS工作方式：
00：3线从方式或3线主方式。
01：4线从方式或多主方式（默认值）。
1x：4线单主方式。NSS被分配一个输出引脚并输出NSSMD0的值。
位1：TXBMT：发送缓冲器空标志
当新数据被写入发送缓冲器时，该位被清0。当发送缓冲器中的数据被传送到SPI移位寄存器时，该位被置1，表示可以向发送缓冲器写新数据。
位0：SPIEN：SPI0使能位
该位使能／禁止SPI0。
0：禁止SPI0 。1：使能SPI0
(3) SPI0CKR：SPI0时钟速率寄存器；复位值：00000000 SFR地址：0XA2
R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
位7-0：SCR7-SCR0：SPI0时钟频率
当SPI0模块被配置为工作于主方式时，这些位决定SCK输出的频率。SCK时钟频率是从系统时钟分频得到的，由下面的方程给出，其中：SYSCLK是系统时钟频率，SPI0CKR是SPI0CKR寄存器中的8位值。
其中(0≤SPI0CKR≤255)
例如：如果SYSCLK = 2MHz，SPI0CKR = 0x04，则
(4) SPI0DAT：SPI0数据寄存器，复位值：00000000 SFR地址：0XA3
R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W
位7 位6 位5 位4 位3 位2 位1 位0
位7-0：SPI0DAT：SPI0发送和接收数据寄存器。
SPI0DAT寄存器用于发送和接收SPI0数据。在主方式下，向SPI0DAT写入数据时，数据被放到发送缓冲器并启动发送。读SPI0DAT返回接收缓冲器的内容。
4.3.2 nRF905芯片介绍nRF905是挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.9～3.6V，32引脚QFN封装，工作于433/868/915MHz三个ISM频道，频道之间的转换时间小于650μs。nRF905由频率合成器、收发解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需要外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC（循环冗余码校验），使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。就本设计中nRF905的运用部分作了一系列的介绍。
一、工作模式
nRF905有两种工作模式，分别是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三个引脚决定，详见表4-1。
表4-1 工作模式
注：0 为低电平 1为高电平 ×为任意
1.ShockBurstTM模式
与射频数据包有关的高速信号处理都在nRF905片内进行，数据速率由微控制器配置的SPI接口决定，数据在微控制器中低速处理，但在nRF905中高速发送，因此中间有很长时间的空闲，这就有利于电路的节能。由于nRF905工作于ShockBurstTM模式，因此使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。在ShockBurstTM接收模式下，当一个包含正确地址和数据的数据包被接收到后，地址匹配(AM)和数据准备好(DR)两引脚通知微控制器。在ShockBurstTM发送模式，nRF905自动产生字头和CRC校验码，当发送过程完成后，数据准备好引脚通知微处理器数据发射完毕。下面具体详细分析nRF905的发送流程和接收流程。
2.发送流程
典型的nRF905发送流程分以下几步：
（1）微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序把接收机的地址和要发送的数据送传给nRF905，SPI接口的速率在通信协议和器件配置时确定；
（2）微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发nRF905的ShockBurstTM发送模式；
（3）nRF905的ShockBurstTM发送：
- 射频寄存器自动开启；
- 数据打包(加字头和CRC校验码)；
- 发送数据包；
- 当数据发送完成，数据准备好引脚被置高；
（4）AUTO_RETRAN被置高，nRF905不断重发，直到TRX_CE被置低；
（5）当TRX_CE被置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。
ShockBurstTM工作模式保证，一旦发送数据的过程开始，无论TRX_EN和TX_EN引脚是高或低，发送过程都会被处理完。只有在前一个数据包被发送完毕，nRF905才能接受下一个发送数据包。
3.接收流程
- TRX_CE为高、TX_EN为低时，nRF905进入ShockBurstTM接收模；
- 650us后，nRF905不断监测，等待接收数据；
- 当nRF905检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高；
- 当接收到一个相匹配的地址，地址匹配引脚被置高；
- 当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把数据准备好引脚置高；
- 微控制器把TRX_CE置低，nRF905进入空闲模式；
- 微控制器通过SPI口，以一定的速率把数据移到微控制器内；
- 当所有的数据接收完毕，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚置低；
- nRF905此时可以进入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM发送模式或关机模式。
当正在接收一个数据包时，TRX_CE或TX_EN引脚的状态发生改变，nRF905立即把其工作模式改变，数据包则丢失。当微处理器接到地址匹配引脚的信号之后，其就知道nRF905正在接收数据包，其可以决定是让nRF905继续接收该数据包还是进入另一个工作模式。
二、器件配置
所有配置字都是通过SPI接口送给nRF905。SPI接口的工作方式可通过SPI指令进行设置。 1. SPI接口配置
SPI接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器5个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。
2.射频配置
射频配置寄存器如表4-2所示：
表4-2 射频配置寄存器
| | |
| | 和HFREQ_PLL一起进行频率设置（默认值为001101100B=108D，fRF=(422.4+CH_NOd/10)*(1+HFREQ_PLLd)MHz |
| | 使PLL工作于433或868/915MHz（默认值为0）‘0’-工作于433MHz频段；‘1’-工作于868/915MHz频段 |
| | 输出功率（默认值为00）‘00’-10dBm；‘01’-2dBm‘10’ +6dBm；‘11’+10dBm |
| | 接收方式节能端，该位为高时，接收工作电流为1.6mA，但同时灵敏度也降低 |
| | 自动重发位，只有当TRX_CE和TXEN为高时才有效 |
| | 接收地址宽度（默认值为100）‘001’-1byte RX地址；‘100’-4byte RX地址； |
| | 发送地址宽度（默认值为100）‘001’-1byte TX地址；‘100’-4byte TX地址； |
| | 接收数据宽度（默认值为100000） ‘000001’-1byte 接收数据宽度；‘000010’-2byte 接收数据宽度；…‘100000’-32byte 接收数据宽度； |
| | 发射数据宽度（默认值为100000） ‘000001’-1byte 发射数据宽度；‘000010’-2byte 发射数据宽度；…‘100000’-32byte 发射数据宽度； |
| | |
| | 输出时钟频率（默认值为11）‘00’-4MHz；‘01’-8MHz；‘10’-1MHz；‘11’-500KHz； |
| | |
| | 晶振频率端,必须与外部晶振频率相对应(默认值为100)‘000’-4MHz；‘001’-8MHz；‘010’-12MHz；‘011’-16MHz；‘100’-20MHz |
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| | CRC方式选择端,高为16位,低为8位,默认值为高 |
4.3.3 数字无线发射硬件电路数字无线发射硬件电路主要通过C8051F310单片机最小系统和nRF905收发模块组成。
单片机最小系统一般应该包括基本模块：单片机、晶振电路、复位电路、C2调试接口和电源供入。
单片机：C8051F310单片机。
晶振电路:外部晶振驱动电路分24MHz外部石英晶振、外部电容振荡和外部RC振荡。内部可编程晶振。本设计采用内部可编程晶振，通过软件编程产生500Hz的频率。
复位电路：内部上电复位或VDD监视器的漏极开路输出。一个外部源可以通过将该引脚驱动为低电平（至少10μs）来启动一次系统复位。
C2下载口：C8051F310有一个Silicon Labs 2线（C2）调试接口，支持FLASH编程、边界扫描和使用安装在最终应用系统中的器件进行在系统调试。C2接口使用一个时钟信号（C2CK）和一个双向的C2数据信号（C2D）在器件和宿主机之间传送信息。C2通信通常发生在器件的停止运行状态。在这种状态下片内外设和用户软件停止工作，C2接口可以安全地“借用”C2CK（正常方式为/RST）和C2D（正常方式为P3.0）引脚。在大多数情况下，需要使用外部电阻对C2接口和用户应用进行隔离。
电源供入：3.3V电压。如图4-2所示C8051F310单片机最小系统。
二、nRF905收发模块电路
nRF905收发模块一般应该包括基本模块：收发芯片、晶振电路、天线电路和电源供入。如5-3图所示 nRF905收发模块电路。
收发芯片：nRF905收发芯片。
晶振电路：为实现晶体振荡器低功耗和快速启动时间的解决方案，使用低值晶体负载和电容。晶振为16MHz（经过内部倍频电路得到电路所需要433MHz的频率值），电阻是1MΩ，两个电容都是15pF。
天线电路：ANT1和ANT2输出脚给天线提供稳定的RF输出。这两个脚必须有连接到VDD_PA的直流通路，在ANT1和ANT2之间的负载阻抗应该在200～700Ω范围内，通过简单的匹配网络可以获得较低的阻抗50Ω，根据电路中使用433MHz的发射频率计算出LCπ型滤波电路中各个参数值。该电路天线部分使用的是50Ω单端天线。
电源输入：3.3V。如图4-3所示nRF905收发模块。
图4-2 C8051F310单片机最小系统
图4-3 nRF905收发模块电路
三、数字无线发射硬件电路系统组成
C8051F310单片机是整个数字发射电路的核心，配合nRF905发射模块，通过SPI口先送入nRF905寄存器的控制字，把nRF905的发射频率设定在433MHz，然后把要发送的数据送入nRF905寄存器内，把PWR_UP、TRX_CE和TX_EN引脚全置1，让其工作于发送模式。nRF905将数据打包(加字头和CRC校验码)，以433MHz的GFSK发送出去。C8051F310单片机与nRF905发射模块的连接如图4-4所示数字无线发射硬件电路。
图4-4数字无线发射硬件电路
4.3.4 液晶显示电路液晶显示电路主要是AT89S52来控制HY-12864液晶，详细介绍如下。
一、AT89S52具有下列主要性能[10,11,12]
1．AT89S52的内部结构
·8KB可改编程序Flash存储器（可经受1000次的写入/擦除周期）
·全静态操作：0Hz～33Hz
·三级程序存储器保密
·256字节内部RAM
·32条可编程I/O线
·2个16位定时器/计数器
·6个中断源
·可编程串行通道
·片内时钟振荡器
2．AT89S52的引脚及功能
AT89S52单片机的管脚说明见表4-3芯片引脚介绍。
表4-3芯片引脚介绍
二、HY-12864液晶模块
下面我们对内置HD61202的液晶显示模块HY-12864的应用进行介绍。
1.液晶显示控制驱动器HD61202的特点
HD61202液晶显示控制驱动器是一种带有驱动输出的图形液晶显示控制器，它可直接与8位微处理器相连，它可与HD61203配合对液晶屏进行行、列驱动。HD61202是一种带有列驱动输出的液晶显示控制器，它可与行驱动器HD61203配合使用，组成液晶显示驱动控制系统。
2. 液晶显示控制驱动器HD61202的引脚功能
HD61202的引脚功能如下表4-4所示。
表4-4 HD61202的引脚功能
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| | | 在E下降沿，数据被锁存（写）入HD61202；在E高电平期间，数据被读出 |
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| | | 复位信号有效时，关闭液晶显示，使显示起始行为0，RST可跟MPU相连，由MPU控制；也可直接接VDD，使之不起作用。 |
3.液晶显示控制驱动器HD61202的指令系统
HD61202的指令系统比较简单，总共只有七种。现分别介绍如下。
(1) 显示开/关指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
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当DBO=1时，LCD显示RAM中的内容；DBO=0时，关闭显示。
(2) 显示起始行（ROW）设置指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
| |
该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示RAM的行号，有规律的改变显示起始行，可以使LCD实现显示滚屏的效果。
(3) 页(PAGE)置指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
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显示RAM共64行，分8页，每页8行。
(4) 列地址（Y Address）设置指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
| |
设置了页地址和列地址，就唯一确定了显示RAM中的一个单元，这样MPU就可以用读、写指令读出该单元中的内容或向该单元写进一个字节数据。
(5) 读状态指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
| BUSY 0 ON/OFF REST 0 0 0 0 |
该指令用来查询HD61202的状态，各参量含义如下：
BUSY： 1-内部在工作 0-正常状态
ON/OFF：1-显示关闭 0-显示打开
REST： 1-复位状态 0-正常状态
在BUSY和REST状态时，除读状态指令外，其它指令均不对HD61202产生作用。在对HD61202操作之前要查询BUSY状态，以确定是否可以对HD61202进行操作。
(6) 写数据指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
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(7) 读数据指令
| DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 |
| |
读、写数据指令每执行完一次读、写操作，列地址就自动增一，必须注意的是，进行读操作之前，必须有一次空读操作，紧接着再读才会读出所要读的单元中的数据。
4.HY-12864的电路结构特点
HY-12864是使用HD61202作为列驱动器，同时使用HD61203作为行驱动器的液晶模块。/CSA跟HD61202（1）的/CS1相连；/CSB跟HD61202（2）的CS1相连，因此/CSA、/CSB选通组合信号为/CSA，/CSB=01选通（1），/CSA，/CSB=10选通（2）。对于HY-12864，只要供给VDD、VSS和V0即可。
三、 AT89S52单片机控制HY-12864液晶电路
以下内容为以AT89S52单片机为例的接口电路，AT89S52单片机的最小系统接法和C8051F310单片机相似，液晶的各引脚与单片机的接法如图4-5所示。
无线发射电路中AY89S52单片机通过软件使液晶在无按键按下时一直显示“电子工程系 应教0201班 杨丽 请输入方向”几个字。用S2～S4按键进行接收端的一系列控制，当按键S2按下时，液晶上显示“电子工程系 应教0201班 杨丽 向右”，同时通过二极管将压，使C8051F310单片机的P2.0得到电压为3.3V的高电平，开始工作。C8051F310单片机通过编程，使nRF905芯片工作在发射状态，接收端nRF905接收相对应的信息送给单片机，对电机向右转动进行控制。同样S3和S4分别类似控制电机“向左”和“开始”工作。
图4-5 AT89S52与液晶的接口电路
4.4 数字无线接收电路无线接收电路图，见附录B。
无线接收电路同样有C8051F310单片机和nRF905收发模块组成，只是此时的nRF905芯片通过软件置为接收。在接收电路中，有两路箭头指示灯和一个直流电机， C8051F310单片机通过nRF905芯片接收到的信号进行软件编程控制，检测在P2.0和P2.1输出高低电平控制直流电机的转向（直流电动机是可逆的，实质上是一台装有换向装置的交流电动机。带电导体在磁场中受到电磁力的作用并形成电磁转矩，推动转子转动起来，f=BiL 。）同时检测P3.0和P3.1输出高低电平使箭头指示灯亮与灭。
4.5 电源电路 硬件电路离不开电源提供电压，电压的大小是根据电路中的芯片和分立元件确定电压的取值大小。其大小决定了电路的正常运行。本系统对电源要求高，因为稳定性和可靠性在单片机的应用中具有格外重要的意义。电源设计需要精确。
4.5.1 +5V电源电压设计为了能够让单片机和NRF905模块更稳定地工作，采用了图4-6所示5V电源电路，由电源变压器、桥堆和滤波电容器所组成。电源变压器的初级电压输入为220V，次级输出电压为15V。
由于52系列单片机所需的是+5V电源，经滤波电容和三端稳压集成电路[13,14]LM7809后可得到+9V电压，LM7809能将15V的直流电压变换成9V的稳定电压，在9V的电压中含有少量的低频成分和接收外界的高频成分，再经后一级滤波后送三端稳压集成电路LM7805，LM7805能将大于9V～15V的直流电压变换成+5V的稳定电压并且提供的较大电流以保证单片机正常工作。同时由于电流较大导致三端稳压集成电路LM7809和LM7805过热，为了确保电路工作正常，给两个芯片分别加上散热片。
图4-6 5V电源电路
4.5.2 +3.3V电源电压设计由于C8051F310单片机使用的电压范围是2.7V～3.6V。为了提高电路的稳定性，降低功耗，提高控制功能将C8051F310单片机的电压定为3.3V。运用三端稳压集成块AM1117和滤波电容将5V电压转换为3.3V电压，如图4-7所示3.3V电源电路。
图4-7 3.3V电源电路
4.5.3 蓄电池由于电路中高频电路的特性，干扰严重，稳定性不高，因此，在射频发射模块中运用了蓄电池进行供电，这样可以在干扰严重的地带很好的为电路提供+12V的电压。同时，经过三端稳压集成电路LM7805的特性将电压降到+6V为电路的振荡部分提供电压。
5 软件设计硬件电路的设计实现的最高层次是通过软件编程来实现预想的控制和运行效果。单片机的编程语言可以是C语言和汇编语言，而汇编语言产生的目标代码短，占用的存储空间小，执行速度快，能充分发挥单片机的硬件功能。因此，本设计采用汇编语言来进行编程。
5.1 数字无线发射电路程序设计数字无线发射电路通过两片单片机对电路的各部件进行控制，C8051F310单片机通过编程主要控制电路中的 nRF905发射模块，AT89S52单片机由编程控制HY-12864液晶的显示。
5.1.1 发射电路程序根据C8051F310单片机的内部性能以及SPI总线的功能，运用此单片机的指令进行汇编语言编程，按照按键的具体情况，使单片机的P2.0、P2.1和P2.2口输出不同的高低电平。当P2.2=1（S4按键按下）时，电路开始工作；当P2.0=1（S2按键按下）时， nRF905发送寄存器地址和数据0AH；当P2.1=1（S3按键按下）时， nRF905发送寄存器地址和数据04H。即C8051F310单片机通过SPI接口，按时序把地址和要发送的数据送传给nRF905，通过nRF905发送出去。具体编程思路如5-1数字无线发射流程图，程序见附录1。
5.1.2 液晶显示电路程序在无线发射电路中还用AT89S52单片机通过指令[15,16,17]对HY-12864液晶进行了控制。当无按键按下时液晶上显示“电子工程系 应教0201班 杨丽”，再根据按键按下的情况具体设计程序，按不同的键，在液晶上显示不同的字符。当按S4时，P1.2=1，液晶上显示“电子工程系 应教0201班 杨丽 请输入方向”，等待电路其它按键工作（即如果此键无按下时，按其他任何键都将无效）。当按S2时，P1.0=1，液晶上显示“电子工程系 应教0201班 杨丽 向右→”；当按S3时，P1.1=1，液晶上显示“电子工程系 应教0201班 杨丽 ←向左”；由于液晶模块内部的结构和特点，需要对液晶显示控制驱动器的应用[17]非常的了解，这样编程就很简单了。具体编程思路如5-2液晶显示流程图，程序见附录2。
图5-1数字无线发射流程图
图5-2液晶显示流程图
5.2 数字无线接收电路程序设计数字接收电路相对发射电路要简单，编程思路同发射电路类似。主要是将nRF905所接收到的信息通过编程进行比较，将C8051F310的P2.0、P3.0同时输出相同的电平，而P2.1和P3.1输出与P3.0和P2.0相反的电平。即当P2.0=1、P3.0=1、 P2.1=0、P3.1=0，使对应的三极管Q4、Q5、Q11和Q8同时导通， Q3、Q6、Q10和Q7同时截止，电机向左转，对应的白二极管闪烁5次发光（即在P2.0=1期间P3.0电平由高变低5次）；当P2.0=0、P3.0=0、P2.1=1、P3.1=1，使对应的三极管Q4、Q5、Q11和Q8同时截止， Q3、Q6、Q10和Q7同时导通，电机向右转，对应的绿二极管闪烁5次发光（即在P2.1=1期间P3.1电平由高变低5次）。具体编程思路如5-3数字无线接收流程图，程序见附录3。
图5-3数字无线接收流程图
6 测试结果设计完成后，给系统上电，电视机上显示摄像头所采集到的图像信号，而在液晶显示屏显示结果如图6-1所示。
图6-1无键时液晶显示
当数字无线发射电路中的S4按键按下时，液晶的最后一行显示请“输入方向”；S2按键按下时，液晶的最后一行显示“向右→”；S3按键按下时，液晶的最后一行显示“←向左”。如图6-2～6-4所示。
图6-2 S4按下液晶显示 图6-3 S2按下液晶显示 图6-4 S3按下液晶显示
数字无线接收端，在发射端S2按键按下时，对应的绿发光二极管闪烁5次，电机向右转；在发射端S3按键按下时，对应的白发光二极管闪烁5次，电机向左转。
射频接收端是电视机显示，在电视上可以显示不同角度的摄像头采集的信号。而且测试到发射接收距离在8米左右。
调试分为硬件调试和软件调试。硬件调试主要是检测硬件电路是否有短路、断路、虚焊等。射频发射与接收可以不进行视频显示。另外可以通过软件来调试硬件，如为了测试显示电路连接是否正确，可以编写一个简单的显示程序在液晶上显示来测试它。通过软件编程来检测数字无线发射电路的数据是否在数字无线接收端接收到。
结 论本设计主要以室内的视频监控系统为例，论述一般视频监控系统的工作原理和设计方法。
本文首先介绍了视频监控系统的组成结构及工作原理，将视频监控系统分成了四个部分，并对各个组成部分的作用进行了说明，然后详细说明了视频监控系统的工作原理。
其次说明了视频监控系统的设计方法，这是本文的主要内容，包括如何选择各个组成部分以及需要注意的问题，并对控制系统的设计作了详细研究。控制系统是视频监控系统的核心部分，因此采用了比较好的芯片NRF905设计出了视频信号的发射接收，将其和单片机连接，进行视频头的转向控制，很好的应用在室内的监控系统中。
最后一部分说明了通信系统的设计方法，研究了通信接口的设计，以及控制系统与上位机的通信问题，并设计出了主机和从机的通信软件和程序流程图。
由于无线视频监控电路的复杂性，实现方法的多样性，运用的广泛性，又因为视频监控系统是安全防范技术体系中一个重要的组成部分。目前这种系统的应用在我国发展极快，市场竞争激烈。随着计算机技术的高速发展，整个系统向着数字化、网络化、集成化的方向发展。而本设计主要对监控的短距离范围内应用，存在着局限性，因为没有与网络的联系起来，网络连接关系到一定的协议和指令，而且提高了设计的复杂性，给设计增加内容的同时也给调试带来了困难，本次毕业设计由于时间的关系没有结合网络这一部分的内容来进行设计。但是，并不阻止无线视频监控系统的发展。联系网络，无线视频监控系统的发展是光明的。各个领域都需要它，随着社会的发展，它的前景是无量的。
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附录A 无线发射电路
附录B 无线接收电路
致 谢
毕业设计的完成，意味着五年大学的学习已经接近尾声，毕业设计将我在大学所学的知识都融合在一起，发挥自己，锻炼自身的动手能力，在指导老师和同学的帮助下，使我的专业水平有了很大的提高，对未来充满了热情和希望。
首先，我要感谢我的指导教师李杰老师和胡建明老师。他们不辞辛苦，经常利用自己的休息时间帮助我。每当我有要解决的问题时，老师们会耐心地给我讲解，在我完成毕业设计的过程中提供了很多指导性的意见，使我受益匪浅。李老师和胡老师还无私的给我提供了丰富的学习资源和良好的学习环境，这时我的毕业设计得到了很大的方便。老师们言传身教、循循善诱，使我学到了作为一名大学生应该具备的那种踏实勤恳、一丝不苟、求真务实的优良品质和严谨的教学态度。在本论文的撰写过程中，老师们从选题直至成稿一直给予我重要的指导和帮助，为我解开了无数的困惑，提供了很多关键性的建议。两位老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。我将努力学习他们的这种可贵精神。在此，祝愿老师们身体健康，全家幸福。
其次，要感谢梁贵海同学。在课题的设计中，他帮助我调试电路，教我编程，使我对各种编程方法都有了更进一步的了解，拓宽了知识面,开阔了眼界，提高了对知识的综合应用能力，增强了学习知识的兴趣。同时，让我意识到在将来的人生道路上要不断地帮助周围的人，无私的奉献自己。希望梁贵海同学未来的路能走的更好！
最后，要感谢我的母校——天津工程师范学院，它给我提供了良好的学习、生活环境，使留下了美好的回忆。我祝愿母校的将来更美好！
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