【正文】 基于單片機(jī)的圖像采集系統(tǒng) 第 7 頁 （ 4） 復(fù)位 電路 為了保證單片機(jī)的可控運(yùn)行，需要給單片機(jī)加復(fù)位電路，一般情況下，單片機(jī)的復(fù)位電路有以下幾項(xiàng)功能： 1) 上電復(fù)位可以對(duì)內(nèi)部寄存器進(jìn)行復(fù)位，否則寄存器狀態(tài)未知； 2) 同步內(nèi)、外部時(shí)鐘信號(hào)。 圖 5 攝像頭與單片機(jī)連接框圖 時(shí)鐘信號(hào) 片選信號(hào) CMOS 攝像頭 OV6620 I2C 總線控制 同步信號(hào) 8 位數(shù)據(jù)總線 沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 基于單片機(jī)的圖像采集系統(tǒng) 第 6 頁 圖像采集系統(tǒng) 概述 本系統(tǒng)中，硬件電路主要有電源電路，晶振電路， 復(fù)位電路， 采集開關(guān)， 存儲(chǔ) 電路，以及一些按鍵電路等 。除此之外， CMOS 光電傳感器的加工采用半導(dǎo)體廠家生產(chǎn)集成電路的流程，可以將數(shù)字相機(jī)的所有部件集成到一塊芯片上，如光敏元件、圖像信號(hào)放大器、信號(hào)讀取電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、圖像信號(hào)處理器及控制器等，都可集成到一塊芯片上，還具有附加 DRAM 的優(yōu)點(diǎn)。 數(shù)字?jǐn)z像頭中的圖像傳感器是其主要元器件，依據(jù) CCD 與 CMOS 芯片構(gòu)成的 兩種在 “內(nèi)部結(jié)構(gòu) ”和 “外部結(jié)構(gòu) ”上都是不同的 傳感器，即： （ 1）在 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（傳感器本身的結(jié)構(gòu)） 上， CCD 的成像點(diǎn)為 X－ Y 縱橫矩陣排列，每個(gè)成像點(diǎn)由一個(gè)光電二極管和其控制的一個(gè)鄰近電荷存儲(chǔ)區(qū)組成。 CCD（ Charge Coupled Device） ，又稱為 電荷耦合器件，以百萬像素為單位。 由于 C51單片機(jī)的 RAM存儲(chǔ)容量有限，而且受到 C51單片機(jī)的 IO工作頻率的限制，直接通過 C51單片機(jī)采集完整一幀的數(shù)字信號(hào)很難實(shí)現(xiàn)，而在 protues仿真中并未找到 先進(jìn)先出存儲(chǔ)器 AL422B,如果采用方案一，仿真會(huì)出現(xiàn)一定困難。 在系統(tǒng)初始化后，等待上位機(jī)發(fā)出采集命令或配置寄存器命令，若接收到采集命令則在啟動(dòng)一幀采集，開始往 AL422B 寫入數(shù)據(jù)，在外部中斷檢測(cè)到下一個(gè)下降沿的時(shí)候發(fā)出采集一幀結(jié)束標(biāo)志符，結(jié)束一幀數(shù)據(jù)寫入 。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， 單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面的知識(shí)是不夠的，還要根據(jù)具體的硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體的應(yīng)用對(duì)象的軟件結(jié)合，加以 完善。隨著單片機(jī)的迅速發(fā)展，開發(fā)一種智能控制及智能處理功能的微型圖像處理采集系統(tǒng)成為可能，并且也克服了傳統(tǒng)圖像處理采集系統(tǒng)的諸多缺點(diǎn)。 1 總體方案設(shè)計(jì) 方案一： 由于 C51單片機(jī)的 RAM存儲(chǔ)容量有限，而且受到 C51 單片機(jī)的 IO 工作頻率的限制，直接通過 C51單片機(jī)采集完整一幀的數(shù)字信號(hào)很難實(shí)現(xiàn)。 圖 2 SO 圖像采集系統(tǒng) 硬件電路 圖 STC12LE5A60S2 單片機(jī) 和 OV7670 圖像傳感器的 輸入 電 壓均 為 3． 3 V，由于多數(shù)的供 電 裝置提供 的 直接 電 壓 為 5 V，系統(tǒng) 增加 了 5 V 轉(zhuǎn) 3． 3 V電 壓轉(zhuǎn)換 電路 。 如下圖所示 ： 圖 3 圖像采集裝置系統(tǒng)框圖 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件 設(shè)計(jì)概述 整個(gè)圖像采集裝置由數(shù)字?jǐn)z像頭、圖像采集系統(tǒng)兩個(gè)個(gè)模塊組成。但 又有 不同， CCD 既沒有能力記錄圖形數(shù)據(jù)，也沒有能力永久保存下來，甚至不具備 “曝光 ”能力 ，因此 所有圖形數(shù)據(jù)都會(huì)不停留地送入一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器，一個(gè)信號(hào)處理器以及一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備如內(nèi)存芯片或 內(nèi)存卡等 。每行的電荷信息被連續(xù)讀出，再通過電荷 /電壓轉(zhuǎn)換器和放大器傳感。 本設(shè)計(jì)中采用的數(shù)字?jǐn)z像頭主要由 OV6620 圖像傳感器構(gòu) 成，具體如圖 4 所示。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容 （由于在微機(jī)原理中學(xué)過 C51的具體知識(shí)，這里不再詳細(xì)說明） 。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1CLO CK = 1 2 M H zC31 0 u F1 0 k2 2 0 圖 7 復(fù)位 電路 （ 4） 采集開關(guān) OV7670圖像傳感器： OV7670是美國 OmniVision公司的彩色 /黑白 CMOS圖像傳感器。如圖 5 所示。 此部分程序?yàn)椋? void delay(INT16U x) //定義 延時(shí)子函數(shù) { INT8U t。 i++) { a=b。 沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計(jì)論文 基于單片機(jī)的圖像采集系統(tǒng) 第 12 頁 仿真結(jié)果如下圖所示： 7 71 12 23 34 45 56 68 891011121381491011121314151234567X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1CLO CK = 1 2 M H zD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U37 4 L S 3 7 3LELEA010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22CE20WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D719A 1 326A 1 41U26 2 2 5 6C12 2 p fC22 2 p fX11 2 MC31 0 u F1 0 k2 2 0R22 0 0 圖 13 0xfa硬件仿真顯示結(jié)果 7 71 12 23 34 45 56 68 891011121381491011121314