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可方便使用不同的数字图象数据输出格式[7].SAA7111的功能方框图如图2.1所示[8].SAA7111有四条视频信号输入引脚AI11,AI12,AI21,AI22.当视频信号从某一引脚进入之后,首先进行模拟处理,然后通过缓冲器输出一路到AOUT端用于监视,另路经A/D后产生数字色度信号和亮度信号分别对其进行处理.经过处理后的亮度信号一路送到色度信号处理电路经过综合处理后产生Y,u,V信号,再经过格式化后从16位的VPO输出,另一路进入同步分离电路.并经数字PLL产生行,场同步信号HS和VS,同时PLL驱动时钟发生电路以产生与HS锁定的时钟信号LLC和LLC2.色度信号处理电路的工作过程通常是:从A/D出来的8位数字色度信号被送入平方解码器,在此利用了两个副载波信号,其中副载波信号的相位与解码器成0o或90o的关系,频率由当前所输入视频信号的色彩制式所决定.从平方解码器出来的色差信号经过一个低通滤波器后便可获得所需带宽的色差信号.而后色差信号再被送入亮度,对比度和饱和度控制电路以完成如下功能:
(1)AGC,
(2)色度信号幅度匹配,
(3)亮度,对比度,饱和度控制,
(4)将YUV限制在1～244范围内.
Y信号也被送到色度信号处理器,经过延时补偿与梳状滤波后的uV信号一起进入RGB变换矩阵以产生RGB信号,然后通过格式选择器由VPO输出.该信号有多种输出格式可供选择.
亮度信号处理电路的工作过程是这样的:8位亮度信号(CVBS,S—VHS,HI8格式)送到一个可切换的预滤波器进行高频成分的损失补偿,然后再送到中心频率为F等于4.43MHz或3.58MHz的色度信号陷波器中,以最大程度地减弱色载波信号(对S一VHS,HI8格式,它必须是旁通的),最后再经可变带宽滤波和匹配放大后进行叠加以产生Y信号供上面的色度信号处理使用.
图2.1SAA7111的功能方框图
初始化主要通过I2C总线接口来完成[9]I2C总线由串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)组成通信时,所有具备I2C总线接口的器件都连接到这两根线上,而且既可以发送数据也可以接收数据,但任意时刻只能有一个主控器件进行I2C总线的控制,其他器件都为被控器件,它们分时占用总线.I2C总线的数据传送由主器件控制.首先由主器件发出开始信号S,表示开始启动数据传输.当SCL为高电平时,如果出现SDA的电平由高变低则视为S信号,然后主器件发送从器件的7位地址和读位R/W,接着主器件将接收从器件的应答信号,如果收到正确的ACK,则进行数据的传送.数据传送的方向由读写位R/W的值确定,而且数据传送为8位,高位在前,低位在后.不管是发送数据还是接收数据,在传送完8位数据后,必须由接收数据的器件在SDA上发一个应答信号.最后当全部数据传送完后,由主器件产生停止信号P,表示总线传送结束.SCL线为高,SDA线由低电平变高电平时,视为停止信号P.由上可知,I2C总线数据传输采用了应答式的工作方式:即发送方发送数据后由接收方发送是否正确接收的应答信号,发送方以此作为是否继续进行数据传送的判断依据.I2C总线的数据传输主要是由主控器件控制,在SCL的控制下,按位传送数据,也就是说,要想完成对I2C总线的虚拟主要是完成主控器件I2C的实现.
2.2随动机构
为了使摄像头自动跟踪目标及扩大感知范围,要求视觉系统一定要有随动性,即要实现视觉传感器的水平和俯仰运动.本课题中我们基于伺服马达设计了随动机构,在此基础上对视觉系统实现随动控制.下图2.2是随动机构结构示意图:
图2.2随动机构结构示意图
伺服马达是一种位置(角度)伺服的驱动器适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统如航模,包括飞机模型,潜艇模型,遥控机器人中已经使用得比较普遍.舵机是一种俗称,其实是一种伺服马达.
标准的微型伺服马达有三条控制线,分别为:电源,地及控制.电源线与地线用于提供内部的直流马达及控制线路所需的能源,电压通常介于4V—6V之间,该电源应尽可能与处理系统的电源隔离(因为伺服马达会产生噪音).
它的内部包括了一个小型直流马达,一组变速齿轮组,一个反馈可调电位器,及一块电子控制板.其中,高速转动的直流马达提供了原始动力,带动变速(减速)齿轮组,使之产生高扭力的输出,齿轮组的变速比愈大,伺服马达的输出扭力也愈大,也就是说越能承受更大的重量,但转动的速度也愈低.
减速齿轮组由马达驱动,其终端(输出端)带动一个线性的比例电位器作位置检测,该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板,控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较,产生纠正脉冲,并驱动马达正向或反向地转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符,令纠正脉冲趋于为0,从而达到使伺服马达精确定位的目的.下面是一个微型伺服马达的实物图:
图2.3微型伺服马达的实物图
伺服马达(舵机)的基本工作原理是将来自接收机的遥控脉冲信号,经过驱动电路驱动马达的旋转,从而转换成机械动作,马达根据脉冲信号决定转动的方向和动作量来驱动齿轮组,最终获得要求的动作.它又分为数字伺服器和模拟伺服器.传统的模拟伺服器,有专有的逻辑芯片和定时装置,以及标准的30芯导线.数字舵机,有以石英晶体控制的微处理器,FET放大器(场效应管),和能承受更大功率的50芯导线.其实在微处理器以外二者并没有什么分别,它们有着相同的马达,齿轮和外壳,同样的反馈电位器,看起来极其相似.所谓的数字伺服器和常规伺服器的最大差别是在驱动电路板上.数字伺服器是先将接收机输出的模拟脉冲信号转换成数字信号,在把控制信号传送给马达放大电路时,还得将数字信号再转换成模拟脉冲信号,由该模拟脉冲信号控制末级电流的导通,驱动马达旋转,唯一有不同的地方是在输出电流中叠加了数字脉冲,以增加扭力.数字伺服器比传统的模拟伺服器,即使是使用无线圈马达的模拟伺服器,在工作方式上也有很多优点:第一,因为微处理器的关系,数码舵机可以在将动力脉冲发送到舵机马达之前,对输入的信号,根据设定的参数进行处理.这意味着动力脉冲的宽度,就是说激励马达的动力,可以根据微处理器的程序运算而调整,以适应不同的功能要求,并优化舵机的性能.第二,数码伺服器以高得多的频率向马达发送动力脉冲.就是说,相对与传统的50脉冲/秒,现在是300脉冲/秒.虽然,以为频率高的关系,每个动力脉冲的宽度被减小了,但马达在同一时间里收到更多的激励信号,并转动得更快.这也意味着不仅仅舵机马达以更高的频率响应发射机的信号,而且"无反应区"变小,反应变得更快,加速和减速时也更迅速,更柔和,数码伺服器提供更高的精度和更好的固定力量.
2.3DSP简介
DSP作主控制器[11].单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上.概括的讲:一块芯片就成了一台计算机.它的体积小,质量轻,价格便宜,为学习,应用和开发提供了便利条件.
DSP芯片,也称数字信号处理器[12].它是一种独特的微处理器,有自己的完整指令系统,是以数字信号来处理大量信息的器件.一个数字信号处理器在一块不大的芯片内包括有控制单元,运算单元,各种寄存器以及一定数量的存储单元等等,在其外围还可以连接若干存储器,并可以与一定数量的外部设备互相通信,有软,硬件的全面功能,本&
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