【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 v+5v+5v+5vHREFFODDVSYNCPWDNGNDGNDGNDGNDGNDVTO+5VRSTSDASCLY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7PCLKVACAP2 VACAP3VACAP1FREXMULTAGCENIICBASUBAGNDSGNDADGNDDEGNDDOGNDDGND1 23 45 67 89 1011 1213 1415 1617 1819 2021 2223 24JP9HREFPODDVSYNCPWDN+5VC SDACHSYNCY0Y2Y4Y6GNDVT0RSTC SCLGNDY1Y3Y5Y7PCLK1KR12+5V100pFC10100pFC9VREF1KR13+5V1KR301KR3212JP12100pFC33100pFC32CANH7CANL6RS8GND2TXD1RXD4VREF5VCC3u4PCA82C250CANTXDCANRXDVCC1KR31100pFC31+5v100pFC34+5VCLKRSTC/CCH/FVREFMI SENAMI SENB+5vMI SENAMI SENB1 2 3 4JP11SYNC1HOME2GND3SENSE24SENSE15INH16INH27A8B9C10D11VDD12CONTROL13OSC14ENABLE15VREF16CW/CCW17CLOCK18HALF/FULL19REST20D10L297SEN B1SEN A2GND3OUT 14OUT 25OUT 36OUT 47EN B8EN A9IN 110IN 211IN 312IN 413VSS14VS15*D1L298EAABAB100pFC39100pFC35100pFC3610mHL3+5V100pFC37Cap100pFC3810mHL4+5V12JP13Header 2+5v100pFC44100pFC40100pFC4110mHL5+5V100pFC42Cap100pFC4310mHL6+5V100pFC49100pFC45100pFC4610mHL7+5V100pFC47Cap100pFC4810mHL8+5VVRLC C/CC5GNDC C/CC3 圖 23 系統(tǒng) 總體硬件電路圖 7 主控器模塊 本系統(tǒng) 以 MC9S12XEP100 為核心控制器的控制板原理圖 ，從而協(xié)調(diào)控制各個(gè)模塊之間的工作，如圖 24 是主控芯片電路原理圖 。 1234JP10100pFC19100pFC18SCK0MK1KR241KR18+5VVRHVDDA1AN17PAD14PAD15AN16PAD13 PAD14PAD15PAD05 PAD19 PAD09 PAD08VTO GND VDD PD7 PD5PD6 PCLK VDDX3 GNDY7 Y5Y6Y0Y1Y2Y3Y4W D5W D6W D7W OPM1W OPM2W OPM0W SENW SCSW MOS0W MOS1W MISOXCLKSMODBMODAECLKGNDVDDX2RESETVDDRGNDGNDEXTALXTALVDDPLLVSYNCHREFLED 4L HSYNCCHSYNCPODDPWDNRSTTRQROMCTLVDDX1C C/CC1C C/CC3C CTLC H/FC SDAC SCLTESTSSOSCK0MOS10MISO0PS2PS3AN18AN19AN20AN21AN22AN23GNDPP31PP22PP13PP04PJ25PK66PK37PK28PK19PK010PT011PT112PT213PT314VDDP15VSS116PT417PT518PT619PT720PK521PK422PJ123PJ024MODC25VDDX426VSSX427PC028PC129PC230PC331PB032PB133PB234PB335PB436PA073PA174PA275PA376PA477PA578PA679PA780VSSX381PD483PD584PD685PD786VDD87VSS288AN0089AN0890AN0191AN0992AN0293AN1094AN0395AN1196AN0497AN1298AN0599AN13100AN06101AN14102AN07103AN15104AN16105AN17106VDDA1107VRH108VDDX382PB537PB638PB739PC440PC541PC642PC743PH744PH645PH546PH447PE748PE649PE550PE451VSSX252VDDX253RESET54VDDR55VSS356VSSPLL57EXTAL58XTAL59VDDPLL60PH361PH262PH163PH064PD065PD166PD267PD368PE369PE270PE171PE072VRL109VSSA1110PAD18111PAD19112PAD20113PAD21114PAD22115PAD23116PM7117PM6118PS0119PS1120PS2121PS3122PS4123PS5124PS6125SS0126TEST127PJ7128PJ6129PJ5130PJ4131PM5132PM4133PM3134PM2135PM1136PM0137VSSX1138VDDX1139PK7140PP7141PP6142PP5143PP4144U1MC9S12XEP100+5VCANTXDCANRXD12Y116MHZ22pFC2322pFC20VRLC C/CC5GNDC C/CC3 圖 24主控器原理 圖像采集 模塊 本系統(tǒng)采用圖像傳感器對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行采集， 其 圖像傳感器 的原理 是第 二 章 環(huán)保機(jī)器人系統(tǒng)分析及硬件設(shè)計(jì)方案 8 利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能，將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的“圖像”電信號(hào)的一種功能器件。 圖像傳感器的兩大主流是 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導(dǎo)體元件 )和 CCD(ChargedCoupled Device 電荷耦合元件 )。 CMOS圖像傳感器的發(fā)展得益于 CMOS集成電路工藝的成熟，相對(duì)于 CCD圖像傳感器，它具有較低的電源功耗、較高的感光度以及更靈活的圖像捕獲能力等特點(diǎn)。隨著芯片制造技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展， CMOS圖像傳感器日益受到重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，已成為固體圖像傳感器的研發(fā)熱點(diǎn)。 CMOS圖像傳感器的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 25所示。它們一般由光敏像元陣列、行選通邏輯、列選通邏輯、定時(shí)和控制電路、片上模擬信號(hào)處理器 (ASP)構(gòu)成，數(shù)字式 CMOS圖像傳感器還集成有片上模數(shù) (A/D)轉(zhuǎn)換器。 環(huán)保機(jī)器人 的圖像采集系統(tǒng) 采用了 CMOS圖像傳感器 OV6620的攝像頭 ，OV6620 的最大分辨率為 352 288。 OV662O 是美國(guó) OmniVision 公司生產(chǎn)的CMOS圖像 傳感器，以其高性能、低功耗適合應(yīng)用在嵌入式圖像采集 系統(tǒng)中，本系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)的輸入都是通過 0V6620 采集進(jìn)來的 。 OV6620 集成在一個(gè)板卡上，有獨(dú)立的 17 MHz 晶振。輸出 3個(gè)圖像同步的時(shí)序信號(hào)：像素時(shí)鐘 PCLK、幀同步 VSYNC 和行同步 HREF。同時(shí)，還可以通過 8 位或 16 位的數(shù)據(jù)總線輸出 RGB 或 YCrCb 格式的圖像數(shù)據(jù)。 硬件設(shè)計(jì)上，有 2 個(gè)問題需要解決，一個(gè)是圖像采集的嚴(yán)格時(shí)序同步，另一個(gè)就是雙 CPU 共享 SRAM 的總線仲裁 。 9 圖 25 CMOS圖像傳感器的總體結(jié)構(gòu)框圖 同時(shí)， 為使數(shù) 字圖像傳感器 OV6620 工作在符合使用要求的狀態(tài)下，需少量外圍電路支持。此外，單芯片圖像傳感器的使用必須結(jié)合透鏡鏡頭組來實(shí)現(xiàn)成像功能，鏡頭組的合理安裝也是值得注意的問題。這里根據(jù) 系統(tǒng)要求設(shè) 計(jì)了一個(gè)攝像頭模塊，模塊包括一塊安裝 了 OV6620 圖像傳感器的40*28mmPCB、外圍電路以及一個(gè)定焦鏡頭。 第 二 章 環(huán)保機(jī)器人系統(tǒng)分析及硬件設(shè)計(jì)方案 10 OV6620數(shù)字圖像傳感器的外圍電路主要分為時(shí)鐘輸入、電源去耦兩個(gè)部分 ,實(shí)際沒必要對(duì)這 288行中的每一行視頻信號(hào)都進(jìn)行采樣，如此會(huì)增大 S12存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理的負(fù)擔(dān)，甚至超出 S12的處理能力。事實(shí)上， 機(jī)器人 的定位系統(tǒng) 在縱向上只要有 60到 80個(gè)像素的分辨能力就足夠了。因此，我們只需對(duì)這 288行視頻信號(hào)中的某些行進(jìn)行采樣就行了。由于特定的白色垃圾信息相對(duì)比較簡(jiǎn)單，每行采集 100個(gè)點(diǎn)就足以描繪廢棄物主要信息。故每幀圖像的分辨率為 100 70。 OV6620可以通過 IIC總線配置片內(nèi)寄存器，以使其輸出原始 RGB數(shù)據(jù)。 在同樣照明條件下，各種物體的亮度決定于物體對(duì)入射光的反射能力 (郎反射系數(shù) )。 例如 白石膏具有最大反射系數(shù) 100％，黑絨有最小反射系數(shù) 1％，因而大部分景物的對(duì)比度不超過 100。就這個(gè)意義上講，一般圖像取樣后按 256級(jí) (8位 )灰度層量化是足夠的。 圖 26是基于以上原理分析和設(shè)計(jì)的 硬件 原理 電路 圖。 11 100pFC27100pFC26+1 2Y3100pFC29100pFC301KR291 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748D9OV6620SGNDMULTSDASCLDEVDDDEGNDY0Y1Y2Y3Y4Y5 Y6 Y7 PCLK DOVDD DOGND DGND DVDD XCLK2 XCLK1 U0 U1U2U3U4U5U6U7HREFFODDVSYNCAGDNDADVDDVTOIICBVRCAP3VRCAP1PWDNAVDDAGNDASUBVACAP2FREXAGCENRSTSVDD100pFC251KR81KR41KR31KR1100pFC1100pFC2100pFC3123456789101112131415161718192021222324JP3+5v+5v