引言
博物馆内的藏品常常受到人为盗窃的威胁，周围环境的变化也会对其造成破坏，因此需要极为可靠的防盗系统及完善的空调系统，本设计的目的就是实现对馆藏品的智能化防盗和保护。博物馆关闭时便可将此防盗保护器启动，通过CMOS传感器对博物馆进行扫描，图像信号在微处理器中进行处理筛选压缩，并与被监控信号(人形信号)进行比较，一旦出现类人形信号，便将数据进行存储(这样可以大大节省存储空间)，并进行报警。被监控信号可以增加，可以是其它任何可能对馆藏品造成损害的动物，只不过在进行筛选比较处理时要复杂一些。另外，通过温度传感器对温度信号进行采集监控，通过控制馆内空调来达到调节温度的效果，以避免馆内文物因为温度的变化而造成损害。
硬件系统设计器件的选择
本
图像传感器
为了实现适时监控，要求图像传感器的数据率(转换速度)比较快、分辨率比较高，本文选用了彩色CMOS传感器LM9628。
温度传感器
本文采用了高精度温度传感器LM19，它具有以下主要特点：可检测的温度变化范围最大为-55℃~+130℃；温度变化呈良好的线性度；可预测的温度曲线误差。
AVR高速单片处理器
本文采用了ATMEGA16单片机作为核心处理器，MEGA16可外接16MHz晶振，单位时钟内可以执行一条指令，内含RAM和EEPROM，并且含8通道10位ADC。基本可以达到本系统数据处理和控制的要求。
系统构成原理
系统要具有采集、处理、传输、控制等功能，其组成功能框图如图1所示。在处理器的控制下，CMOS传感器的图像数字信号(8位，10位或者12位)通过并行数据线经接口电路存入存储器，微处理器将存储器内的数据取出并进行分析处理(同时检测温度数据), 然后控制讯响系统和相关空调接口。
图1 系统功能框图
图像采集部分
因为CMOS传感器采集部分在使用过程中需要合适的安装位置，因此单独把它布线到了一块小电路板上,称之为采集头板。 需要注意的是LM9628采用48引脚的LCC封装，在焊接上有一定难度(本文用15W尖嘴小烙铁，采用拖焊技术)。同时，为了便于焊接，在画元件封装图时最好将引脚在数据手册中
给出的标准数据基础上再延长2个毫米。 另外，为了能采集到完整的图像，还需要在头板CMOS传感器的上方装一个1/ 3”的光学成像透镜，使投影到感光阵列上的图像尽可能完整,在安装时注意调整合适的焦距以及光栅的大小。由于采得的图像数据恢复时需要定位输出, 因此采用CMOS传感器的主工作模式，同时检测其输出的像素时钟、行时钟、场时钟，存储时加入定位信息以保证数据的有效性以便正确恢复。由于MEGA16可以快速处理8位数据，因此通过设置CMOS内部寄存器PixDataSel 和PixDataMsb(将PixDataSel设置为10h，8位模式，数字视频输出d[11..3]有效；将PixDataMsb设置为11h，8位模式，内部视频ADC的高8位有效)，将低4位数据进行屏蔽，直接输出8位图像数据。为了加快调试过程，可利用CMOS传感器具有采集窗口大小可以调整的特点，将采集窗口的像素设置的比较小，从而减少了所要处理的数据量 。这些功能的实现，都需要通过 I2C总线对内部控制寄存器进行设定，内部一些寄存器状态的读
温度采集电路
为了保证良好的线性度，必须给温度传感器LM19的输入端提供稳定的直流电压，本设计采用的是3.3V稳压二极管，保证传感器有最大的动态范围，即-55℃~+130℃。传感器输出电流很小(几十微安),因此需要加运放进行放大，否则会被处理器引脚电压驱动为高电平或者低电平，以致于不能准确采集到电压信号。本文采用的运放器件是LMC6035。调试时应该注意，LM19是负温度系数的温度传感器，即温度越高，输出电压越低；反之，温度越低，电压越高，因此要合理选择运放的电阻参数，使输出有合适的动态范围。
存储器及其接口电路
为了避免系统突然掉电导致监控数据的丢失，存储器件采用了AM29F002，它是一款Flsah ROM，存取数据速度相当快，掉电后数据不会丢失。设计中用了两块存储器，总存储量为218*2=524288，而一帧图像的最大有效数据量为648*448=290304，基本上可以满足存储要求。因为图像传感器输出的数字信号要直接存入存储器，同时处理器也要对存储器里的数据进行读写，而采用的处理器直接寻址范围有限，只能进行8位寻址，因此需要较复杂的控制逻辑，本文采用CPLD器件EPM7128来解决这一问题，通过软件编程简化硬件设计。
处理器及外围控制电路
处理器部分是系统的核心，它具有控制和处理两个功能。外围控制接口电路包括讯响部分、空调控制显示部分和串口电路。
电源电路设计
以尽量减小功耗为目的，整个系统采用了两种供电电源：3.3V 和 5V。3.3V稳压模块采用的是CZ1585CT，5V稳压模块采用的是MC7805T。由于现在稳压电源集成度比较高，电路组成也比较简单，在此就不给出原理图了。
软件程序的设计
由于整个系统有单片机的控制与数据处理，也有PC机的图形处理，还有接口逻辑设计，因此软件调试既包括AVR单片机程序调试，也包括PC机程序的调试，还有硬件逻辑的描述，前两种程序的编写均使用C语言，后一种采用硬件描述语言VHDL进行编写。
AVR单片机部分的程序设计要完成对CMOS器件的控制，温度和图像的采集与处理以及图像数据的传输。
PC机图像处理程序主要完成图像数据的接收、分析处理以及图像的
显示，主要程序模块有图形显示模块，UART通信模块，图像恢复模块等，程序相对来说比较复杂，程序段也比较长，在此就不给出了。
结语
本系统具有实时性强、智能化、功耗低等特点。虽然是为专用用途而设计，实际上它适用于任何需要图像和温度监控的场合，比如普通家庭的防盗及室内温度调节，游泳馆的水温控制及防溺水等。由于时间有限，设计中还存在着很多缺陷与不足，在很多方面如图像数据的传输、图像的恢复等还需要进一步的改进与完善。
