随着家庭和小型办公系统的财产和电气设备不断增加,安全防范和火灾监测成为现代家庭和小型办公系统必须考虑的一个重要问题。大型的楼宇都有楼宇自动化装置,而小型的办公系统或者家庭基本没有防控系统。为了满足小型办公系统和家庭对安全和防火的需要,本文以便携性好、成本低廉、安装方便为设计目标,研究并实现了基于单片机的多功能定时监视系统。文章从硬件和软件两方面讨论,提出了硬件系统的基本架构和软件系统的组成模块。硬件由MCU、图像采集、人机交互界面、外部存储、年历/时间读写和通信接口六部分组成。软件由特征提取模块、工作控制模块、操作界面、时钟模块和通信模块五部分组成。系统的核心模块为特征提取模块。模块实现两种功能——运动物体监测和火灾监测。通过对运动物体的监测,可以发现被监测区域是否有可疑的异常现象。针对MCU内存空间小和处理速度慢的缺点,提出了基于Sobel边缘提取和基于帧间差分法两种算法,实现运动物体监测;对于火灾监测,采用基于帧间差分法实现。基于Sobel边缘提取算法先对区域内的每帧图像进行物体的轮廓提取和筛选,用八邻域搜索法去噪,然后通过对比连续两帧图像中物体的轮廓的变化,判定被监测区域是否有物体运动。基于帧间差分法的算法先求得区域中连续两帧输入图像的差分图像,并对差分图像进行二值化,再用八邻域快速扫描的方法判定图像中是否存在物体的运动轨迹,进而判断物体的运动情况。基于帧间差分法的火灾监测算法,对一系列输入图像中的每一帧图像和前后五帧图像求取平均强度值,若平均强度值变化较小,表示被监测系统没有火灾发生,算法结束;否则对连续帧图像进行求差运算和中值滤波去噪,利用瞬时时间值求得强度变化门限;最后统计差分图像的强度变化分布,判定被监测区域是否有火灾现象发生。为了便于用户对监视系统的功能进行设置和查询,系统需要对大量的定时提醒信息和异常情况进行存储管理。定时提醒信息通过系统的万年历时钟模块管理。在时钟管理模块中,遵循尽可能减少数据移动和节省MCU处理时间的原则,设计了基于双地址映射机制的存储、搜索、删除、新增和编辑方法的定时提醒信息。双地址映射机制对定时提醒信息的操作无须大量移动或清空数据,节省了用于移动或清空数据的处理时间,在单片机系统应用方面具有一定的优势。本文设计的系统和提出的监测算法进行了功能测试。测试结果表明系统不仅能实现运动物体和火灾的监测,而且算法的时间、空间复杂度低,具有一定的实际应用意义。