电子信息工程专业图像采集技术与AVR单片机大学毕业论文外文文献翻译及原文.pdf
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1、毕 业 设 计(论文) 外 文 文 献 翻 译 文献、资料中文题目:图像采集技术与AVR单片机 文献、资料英文题目: 文献、资料来源: 文献、资料发表(出版)日期: 院 (部): 专业:电子信息工程 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 翻译日期: 2017.02.14 毕业设计 ( 论文 ) 外文资料翻译 外 文 出 处 : 2008 International Conference on MultiMedia and Information Technology 附件 :1. 外文资料翻译译文; 2. 外文原文 指导教师评语: 签名: 年月日 图像采集技术与AVR 单片机 摘要 图像采集系统
2、在各种数字图像应用系统中是不可或缺的部分。在本文中,我 们开发了一种基于AVR 单片机的紧凑的图像采集与处理系统。该系统主要利用 AVR 单片机 ATmega16 与低功耗、高性能的数据处理主控制单元。首先,它完 成了 CMOS 光通过 I2C 接口接收的相机模块C3088初始化。然后,它被用来从 LCD 上实时显示 C3088 和获取图像的采集状态。最后,利用单片机串行通信接口发送 数据到电脑 , 在经过数据处理显示图像。硬件电路和软件系统的设计。 关键词:图像采集,单片机,AVR 串行通信,视频监控 一、简介 随着社会的进步和科学的发展,技术与经济 ,要求更安全的工作和生活环境所 倡导的组
3、织和个人对防盗措施都提出了新的要求。作为一个有效的安全保护手段, 在视频监控领域中发挥着重要的作用,公共安全等 ,已经越来越受到广泛关注1 - 4。目前 ,视频监督和控制已经进入所有域名,我们几乎每天可以看到它的应用。 图像采集系统在各种数字图像应用系统中是不可或缺的部分。 AVR 单片机是基于可编程GSI和计算机技术的大规模集成电路芯片(5 - 9。 它的快速数据采集和处理功能以及各种功能模块集成在芯片中在各种场合提供 丰富便捷的应用程序。比较CCD、CMOS 图像传感器可以将时间序列处理成电 路,前端放大器的图像信号和数字部分为一个芯片,因此它的发展是高度强调由行 业一向性。目前,随着技术
4、的发展 ,噪声的 CMOS 图像传感器已经有效地改善,并且 解决能力明显增强。 CMOS 图像传感器由于其低廉的价格,图像质量 ,高整合度和 相对较少的电力消耗将被广泛应用在视频采集领域。因此,在本文中 ,我们开发实 施的图像数据采集系统是基于AVR 单片机的。程序驱动摄影机 C308810通过单 片机 ATmega16获取原始图像数据 , 通过 I2C 接口的初始化摄像头协议 ,并实现数 据传输 ,。该电路具有许多优点如结构简单,方便转移和低CPU 占用,它可以降低 系统的总成本。 二 、系统结构 它以数字化和自动化的水准在传统光学采集系统中安装电气部分数据处理。 数据处理单元的原则包括快速
5、数据运算速度,丰富的外围接口和低功耗。根据这 些原则 ,我们采用 AVR 单片机与高性能的设计 ,它可以结合获取的信息数据采集 仪在 CMOS 图像传感器前端显示 ,其结构示意图见图1。该系统采用单片机作为 微控制器 ,驱动摄像头通过I2C 总线 ,主要是初始化一些寄存器,组成了图像传感 器。当初始化完成时 ,相机输出三个符号包括像素时钟信号同步信号和垂直,生的 同步信号。单片机读取原始数据的图像并从相机数据总线通过测试这三个标志信 号,暂时存储数据到数据存储器在单片机,然后传输数据到计算机通过串行通信。 图 1. 系统结构 硬件 选择器在硬件的实现方面对于系统的整体性能是非常重要的。我们可以
6、选择 单片机具有较高的性价比和速度, 我们也可以选择功能强大的DSP, 速度快 , 多个 接口和核心芯片 , 我们也可以选择ARM 微处理器。作为视频采集系统、图像系统 中使用的传感器的速度可以由单片机控制。当我们第一次用51 系列单芯片微型 计算机在设计过程中 , 我们发现它无法满足数据庞大的吞吐量所需的视频采集。 所以我们使用 ATmega16 系统中可以满足设计要求的系统。单片机被广泛应用于 爱特梅尔公司的许多领域如工业生产控制、智能仪器、 数据采集和家用电器。 这 种单片机具有 RISC结构。由于其先进的指令集和单时钟周期指令执行时间。当 它工作达到 16 MIPS 16 兆赫时 ,
7、它可以减少能耗之间的冲突加快处理速度。执行 一个指令只需要一个时钟周期, 且速度比传统的单片机快很多, 所以它可以胜任 高速条件下的 A/D 采样的控制。但当我们使用DSP ,ARM 和 FPGA CPLD ,它会浪 费资源,使系统变得越来越复杂,成本和性能是不合理的。 用于视频捕获设备, 无论是 CCD 或 CMOS 全部采用光接收元件作为捕获图 像的基本措施。核心的CCD / CMOS 光接收组件是一个光接收二极管,产生输 出电流时,接收光的照射。电流的强度对应光的照射强度。对于周边设备,光接 收元件 CCD 与光接收元件不同,除了光接收二极管。光接收的前部分还包括一 个存储单元, 用于控
8、制相邻电荷。 光接收二极管占多数的面积,即有效的受光面 积,CCD 光接收组件更大,它可以在相同的条件下获得更强的光信号,并使输 出相应的电信号更清楚。由于CMOS 图像传感器技术发展很快,每一个光接收 元件可以直接集成在CMOS 传感器放大器并完成逻辑模数转换。当光接收二极 管接收光的照射而产生的模拟电信号,并模拟电信号放大在光接收元件之前转换 成相应的数字信号。换句话说,在CMOS 传感器,每个光接收组件产品都有最 终的数字输出。由于集成度高,体积小,使用方便,内容丰富,图像捕获快速, 我们采用 CMOS 传感器组成的相机模块C3088 (OV6620) 作为设计的采集设备。 默认的分辨率
9、的摄像头是356292,所以它非常适合于单芯片微型计算机的操 作能力。 该相机模块 C3088 工作电压为 5V,它的引脚 20 和引脚 22 与电源连接,和 引脚 31 连接数字地球,与引脚21,引脚 15和引脚 17连接模拟地球。数据线连 接 Y0 Y7 PA0 PA7单片机的数据线,和uv0 uv7连接 PB0 PB7的单片机, 和 PCLK 与 PD2,和超链接与 PD3,和垂直同步连接 PD4。SDA 和 SCL 与 PC1, 接 PC0。现场可编程逻辑器件包括356292 分辨率的图像阵列,模拟信号处理 器,双 8 位模拟数字转换,模拟视频多路转接器,数字格式输出端口,一个模拟 视
10、频接口, I2C 总线接口及寄存器。该传感器采用基于完整图像的电子曝光控制 算法。 单片机采用 RS232 串行通信与上位计算机的通信。其电路结构是非常简单 的,它可以保证系统的稳定和满足系统设计要求。该系统采用RS232 连接计算 机和视频数据传输。 ATmega16采用 8 位数据位, 1 位停止位和 0 个奇偶校验位, 其速度可以达到230400bps ,和计算机的串行端口速度仅为115200bps ,可以满 足系统的设计要求。 由于单片机的电压ttl5v 和 RS232电压 12V, 双方需要进行电平转换来识别。 该系统需要与单片机通过MAX232 芯片如图 2 所示连接。 图 2.
11、电压匹配电路 显示的液晶采用 ZT018智能全彩液晶。这个模块具有基本的绘图功能, 采用 通常的微型客车作为接口, 因此它可以节省开发时间以及方便发展和转移。它的 接口模式包括 SPI 和 I2C, 本系统采用 I2C 接口, 只需要两个数据行。 四、软件 C3088由 CMOS 图像传感器 OV6620,它的初始化主要取决于通过I2C 对 内部寄存器的写入操作。通过软件的初始化设置,视频数字输出可以使用不同的 格式并和其他寄存器进行初始化。因为最初的时钟频率的C3088 相机模块是 17.73 mhz,当它工作在 16 位数据输出模式 ,其 PCLK 时钟周期是 112 ns和当它工 作在
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