Видеодатчики в схемах на МК

May 8, 2011 by admin Комментировать »

Если много элементарных фотодиодов расположить близко друг возле друга в виде прямоугольной матрицы, то получится простейший пространственный оптический сенсор (image sensor). Современные видеодатчики содержат фоточувствительную матрицу с миллионами ячеек. Выходные сигналы от фотодиодов мультиплексируются для сокращения числа соединительных линий. Наиболее интеллектуальные датчики оснащаются формирователями видеосигналов PAL, NTSC, VGA, встроенным контроллером и даже собственной системой команд.

Видеодатчик, по определе.нию, переводит оптическое распределение яркости изображения в электрические сигналы. Поскольку изображение является функцией двух пространственных переменных, то для преобразования используют строчную и кадровую развёртки. Следует отличать поля и кадры. Один кадр (полное видимое изображение) состоит из чётного и нечётного полей (Рис. 3.59).

Рис. 3.59. Временные диаграммы при чересстрочной телевизионной развёртке: полный цветовой телевизионный сигнал (VIDEO), комплексный синхросигнал (C+V), кадровый синхросигнал (V_SYNC), сигнал чётных/нечётных полей кадра (ODD/EVEN).

 

Обработка широкополосного видеосигнала в режиме реального времени обычному МК не под силу. Для этого требуются более высокие тактовые частоты и архитектурные надстройки, характерные для высокопроизводительных DSP. Однако М К может успешно оцифровывать отдельные телевизионные строки и вычислять среднюю освещённость в крупных блоках изображения. Чтобы это сделать, необходимо предварительно решить задачу выделения из телевизионного сигнала строчных и кадровых синхроимпульсов (Рис. 3.60, а…е).

Для сопряжения интеллектуальных видеодатчиков с МК используют цифровые последовательные и параллельные интерфейсы (Рис. 3.61, а…в). Подобная схемотехника характерна для видеокамер от сотовых телефонов, для охранных датчиков движения, для систем искусственного зрения роботов.

а)        простейший селектор синхроимпульсов. Устойчивость синхронизации улучшается при малоподвижном изображении (подстраивается резистором R2)\

б)        на выходе микросхемы DA1 формируются сигналы согласнРис. 3.59: О/Е — признак чётного/нечётного полей, VS — кадровые синхроимпульсы, C+V — комплексный синхросигнал, В/Р — сигнал «вспышек» цветности. Поддерживаются телевизионные системы NTSC, PAL, SECAM. Вдаташите рекомендуется устанавливать элементы: /?з= 620 Ом, С2= 510 пФ;

в)        микросхема Z)/4/— это сепаратор синхроимпульсов. Транзистор VTI периодически открывается и удерживает напряжение НИЗКОГО уровня на конденсаторе С/, что означает наличие видеосигнала на разъёме XS1

 

 

Рис. 3.60. Схемы выделения синхросигналов, поступающих от видеодатчиков {окончание):

г)  системный тактовый сигнал для входа XTI МК поступает от генератора GI с «подмешиванием» выделенных синхроимпульсов C+V через элемент DD2. Кадровый импульс VS поступает от микросхемы DAIvm вход обработки прерывания МК PIC18F2320. Микросхема DAI по выполняемым функциям аналогична LM 1881, но, по наблюдениям практиков, она менее «капризна» в работе, очевидно из-за того, что изготавливается другой фирмой (Inlersil);

д)  на аналоговый вход МК подаётся видеосигнал, а на цифровой — кадровые и строчные импульсы. Назначение элементов: DAI. / выделяет синхроимпульсы, DA 1.2 привязывает их к нулевому уровню (vide,o clamp). Видеосигнал поступает в МК через элементы С/, R6. Внутренний АЦП МК PIC16F819 успевает усреднить амплитуду только в 64 крупных областях кадра;

е)  телевизионный сигнал с разъёма XS1 поступает через фильтр С/, R2, С2 на одновибратор DDI, который нормирует синхроимпульсы по длительности 6…7 мс. Оптимальный порог срабатывания одновибратора устанавливается делителем на резисторах /?2, R3, R5.

 

Рис. 3.61. Схемы подключения видеокамер к МК:

а)  малогабаритная цветная цифровая видеокамера OV6620 (OV7620) фирмы Omnivision подключается к МК через малогабаритный разъём XS1. Все информационные сигналы поступают прямо в МК, поскольку напряжение питания в системе одинаковое +5 В. Установка режимов проводится через двухпроводной интерфейс VC (сигналы DATA, CLK). Размер изображения 352 х258 точек при частоте смены изображения 60 кадров в секунду. Мощность потребления видеокамеры не более 80 мВт в активном режиме;

б)  подключение видеокамеры от сотового телефона Siemens-S65 к МК. Назначение сигналов: D0…D7 — восьмиразрядная щина данных; HSYNC, VSYNC — строчные и кадровые синхроимпульсы; CLK_OUT — тактовые импульсы, по которым защёлкиваются сигналы на щине данных; CLK_IN — системное тактирование; I2C_CLK, I2C_DATA — двухпроводной интерфейс для связи с внещним миром. Частота 12 МГц формируется внещним генератором, сигнал от которого может одновременно поступать и на вход ХТ1 МК;

в)/4/   — это малогабаритный цветной VGA CMOS видеомодуль фирмы Intertec Components. Картинки передаются в сжатом формате JPEG со скоростью 115 Кбит/с по стандартному интерфейсу UART с помощью специального набора команд. Размер кадра 640 х480 точек.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты