图像采集部分

因为CMOS传感器采集部分在使用过程中需要合适的安装位置,因此单独把它布线到了一块小电路板上,称之为采集头板。 需要注意的是LM9628采用48引脚的LCC封装,在焊接上有一定难度(本文用15W尖嘴小烙铁,采用拖焊技术)。同时,为了便于焊接,在画元件封装图时最好将引脚在数据手册中给出的标准数据基础上再延长2个毫米。 另外,为了能采集到完整的图像,还需要在头板CMOS传感器的上方装一个1/ 3”的光学成像透镜,使投影到感光阵列上的图像尽可能完整,在安装时注意调整合适的焦距以及光栅的大小。由于采得的图像数据恢复时需要定位输出, 因此采用CMOS传感器的主工作模式,同时检测其输出的像素时钟、行时钟、场时钟,存储时加入定位信息以保证数据的有效性以便正确恢复。由于MEGA16可以快速处理8位数据,因此通过设置CMOS内部寄存器PixDataSel 和PixDataMsb(将PixDataSel设置为10h,8位模式,数字视频输出d[11..3]有效;将PixDataMsb设置为11h,8位模式,内部视频ADC的高8位有效),将低4位数据进行屏蔽,直接输出8位图像数据。为了加快调试过程,可利用CMOS传感器具有采集窗口大小可以调整的特点,将采集窗口的像素设置的比较小,从而减少了所要处理的数据量。这些功能的实现,都需要通过 I2C总线对内部控制寄存器进行设定,内部一些寄存器状态的读出也需要通过I2C总线,因此I2C总线的读写时序的实现很重要,必须严格按照数据手册所给定时关系来实现。

温度采集电路

为了保证良好的线性度,必须给温度传感器LM19的输入端提供稳定的直流电压,本设计采用的是3.3V稳压二极管,保证传感器有最大的动态范围,即-55℃~+130℃。传感器输出电流很小(几十微安),因此需要加运放进行放大,否则会被处理器引脚电压驱动为高电平或者低电平,以致于不能准确采集到电压信号。本文采用的运放器件是LMC6035。调试时应该注意,LM19是负温度系数的温度传感器,即温度越高,输出电压越低;反之,温度越低,电压越高,因此要合理选择运放的电阻参数,使输出有合适的动态范围。

存储器及其接口电路

为了避免系统突然掉电导致监控数据的丢失,存储器件采用了AM29F002,它是一款Flsah ROM,存取数据速度相当快,掉电后数据不会丢失。设计中用了两块存储器,总存储量为218*2=524288,而一帧图像的最大有效数据量为648*448=290304,基本上可以满足存储要求。因为图像传感器输出的数字信号要直接存入存储器,同时处理器也要对存储器里的数据进行读写,而采用的处理器直接寻址范围有限,只能进行8位寻址,因此需要较复杂的控制逻辑,本文采用CPLD器件EPM7128来解决这一问题,通过软件编程简化硬件设计。