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发布时间：2012-03-18 11:57:11 来源：文档文库

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基于单片机的视觉系统

视觉传感器使用动态RAM是比其替代品-videcon或CCD便宜和更容易的接口。Andrew Russell描述了基于8751单片机DRAM的“智能”的视觉系统中所有的接口和图像处理功能。

他介绍一个紧凑，价格低廉的二进制视觉系统中所有的接口和数据处理职能由英特尔8751单芯片微机。视觉传感器是一个64千比特动态RAM芯片，这是能够提供图片分辨率高达256×128像素。图像处理算法视觉系统内实施obiect统计数据被转移到电脑主机超过串行接口。由此产生的系统实施使用只有四个集成电路，是绝对有适合在一个灵活的组件识别和检查制造系统环境。

关键字：微型系统计算机视觉 DRAM光学传感器 8751

正在使用的计算机视觉系统增加号码为各种工业检测，部分识别和控制任务。动态随机存取已发展为二进制存储器（DRAM）电路这些应用1'2的光学传感器。基于DRAM的视觉系统的成本非常低，有直接与数字电子技术的兼容性。这些优势不共享系统的替代类型可供“videcon”或CCD（电荷耦合器件）视觉传感器 - 这是比较昂贵，最初设计用于与电视的兼容性显示器，因此不提供输出可以很容易地访问计算机。对于许多人来说检验和鉴定任务更高的分辨率的videconCCD传感器并不需要，在这种应用基于DRAM的系统可以是一个更具成本有效的解决方案。本文介绍了“智能”的视觉传感器所有的接口和图像处理功能由英特尔8751单片机。87511包含一个完整的8位微处理器以及的EPROM，RAM，两时器，一个全双工I / O端口电气工程和计算机系，大学伍伦贡，澳大利亚新南威尔士州2500，0141-9331/86/09485-05 $ 03.001986年11月/ 10，9号VO并行I / O线Ğ。这些资源在8751用于

•直接控制DRAM的光学传感器，由IS32美光科技公司制造的OpticRAM

•执行地址“解扰和插值在DRAM中的数据的功能

•可以传输图像到一台主机压缩格式或进行图像处理算法和主机传输统计计算机。8751为基础的视觉系统，实施包含只有四个综合包括OpticRAM的电路。“大量需要通过类似的接口电子DRAM的视觉系统被淘汰。此外，一个真正的“智能”传感器创建纳入视野在8751内的处理功能。

作为视觉传感器使用的DRAM

一个DRAM的存储在一个存储单元阵列的信息，每个组成一个电容和晶体管4。图1显示存储单元的布局。数据读取或写入通过以下操作的存储单元。

•一个8位的行地址是建立在DRAM的地址线。

•地址选通（RAS）是断言，造成该行地址译码器选择256行线之一。“选定的排线连接到256晶体管Q“'和转让费从阿索切换ciated电容C列线

•从存储单元的充电再生放大并反馈到重新建立的列线原来对电容充电。

•一个8位的列地址提出对DRAM地址线。

•列地址选通（CAS）的断言，启动选拔出来的256列检测放大器并指导其输出的数据输出（DOUT）引脚，TDRAM的。如果内存写操作（DIN）引脚的数据，数据将被发送到选择检测放大器，因此要适当存储单元。存储单元电容上的电于泄露。如果数据是要保留的收费，必须意识到之前已经腐烂完全消失，恢复ţ（）原来的水平。恢复记忆的运作（EII电荷被称为“刷新”和OC（URS时读或令状~~如果光 - 周期上执行的（同一行：ELL。电容器上的事件，其电荷衰减率I〜增加。因此，如果所有的电容器被充电和合适的tinqe长度允许经过前阅读记忆细胞会被发现，一些位被损坏。那些被损坏的位会从更高层次的照明电容比那些没有损坏。如果物理布局的。记忆细胞可确定将有可能找到这些领域的电路，其中光照强度，超过一定阈值，从而产生binaT ~~“形象事件光照。65 536 IS32集成电路记忆细胞分为两个区域分组面积它们之间的感测放大器。对于大多数应用大视野中的差距将是不可接受的，因此两组细胞只有一个。

CAM ERA系统

可能是连接到一个微型光学传感器的DRAM由计算机直接连接到处理器的地址巴士或间接通过一个I / O端口S。通过连接I / O端口很慢，需要更复杂控序这些缺点是一个平衡电路的复杂性大大减少。的宗旨，这个项目是生产一种简单，廉价的愿景连接系统，因此在DRAM一个I / O端口一个摄像系统的示意图所示图2。八位地址线控制1的8751端口。五个额外的I / O线端口3提供DIN时，RAS，CAS，W和信号从DOUT线读取数据。因此，所有的功能IS32可以通过端口1和3控制软件875吨。收到指令和数据通过异步传输到电脑主机串行接口。接收到的数据线RXD和传输数据线的TXD连接到RS232电压水平线路接收器和线路驱动器芯片。此外，四线从端口2被用来读的DIL开关设置波特率的串行通信的速率，校验和停止位。

在软件控制的IS32

内存刷新

这个过程恢复内存CEIL的收费水平电容器和只停在图像采集记忆细胞对光线敏感。对于时序刷新操作控制，8751内部16位计数器。计数器0编程产生一个中断每1.3毫秒。定时器中断服务程序执行上只有一个RAS刷新周期128行用来形成图像。服务程序，然后重新启动定时器，并执行中断返回。一可用的处理时间的很大一部分是用于刷新操作，因此这种高效的编码该计划的一部分是必不可少的。瓷砖的程序循环执行刷新周期是回路：CLR的的RASSETB的RASDECP1的DJNZ的P1，环每个8751 I / O端口位使用SEL布尔指令。 CLR和SETB指令提供低随和的脉冲输出连接线磅\ S这两个指令都在一个执行指令周期时间。其他布尔指令可提供进一步的逻辑和测试能力。算术和逻辑运算，可以进行最后一个值写入到一个I / O端口。同时DEC和DJNZ指令直接操作数据存储在I / O的调查递减2行地址。记忆细胞正在使用的IS32的一半甚至排。 DJNZ指令的附加功能我，控制程序循环迭代的数量。布劳循环发生，如果结果递减是非零的。整个刷新操作需要适当，住约0.7毫秒总数的35％时间。

获取图片

这个过程恢复内存CEIL的收费水平电容器和只停在图像采集记忆细胞对光线敏感。对于时序获取图像图像内存写入，然后停止刷新过程论坛测量上述金额），t为时间异体记忆细胞照亮了。（2）抑制中断（3）一个定时循环来衡量所需的EXP（）确定时间（4） -使能中断。现在，他记忆细胞包含一个二进制表示OT入射光了。

阅读和写作

被写入子程序之间的数据传输8751和OpticRAM。这些子程序控制输出8751端口1和3执行读周期对DRAM的写周期。再次布尔位集和明确的指示，除了在这些情况下使用多个输出线必须改变状态同时进行。在这些情况下，更快地写一个字节O1数据的I /（）端口。

解扰与内插

图片IS32~SA发展OL的gT4264 64千位的DRAM。对于这对硅存储单元的原因定位（髋关节表面可能受考虑便捷，高效的布局。存储单元没有定位芯片上的物理顺序相同他们正在解决电。为了克服这个问题看看表，用于转换成物理地址电气地址。8751提供了一个不断移动（MOVCI指令，允许索引寻址到！）的rogram内存使用程序计数器或16位数据指针寄存器（DPTR的）'基地'值。因此，要成一排表的索引地址基址下面的说明是等于给ROWTABLE使用：MOV的DP] G，＃行的表MOV（A，I，A * DPTR的累加器A中包含的物理内存行地址之前，需要执行指令。MOV的指令装载DPTR的行表的基地址。MOVC指令导致一个被加载的内容程序商店的位置，其地址是相等的答：旧的内容添加到DPTR的内容物理和电气内存之间的对应关系单元格地址是在IS32数据表6。图3DRAM的细胞是如何定位在芯片上。一定期的阵列光sensitiw的，具有相同的元素行和{olumn方向的分离是必需的。为了达到这一要求的像素盘旋在图3被选定。然而，OT圆的一半配合存储单元。在这些（ASES多数“票”的三个相邻的存储单元是用来确定的像素值。例如，价值缺席像素图中的X点，采取多数票像素（R2中，（21），（R2.2）和（R4中，（1）。解决方案是在8751和实施给出了一个形象有64行，256列约等于行和列间距。它会有可能延长插补方法填写在存储单元阵列中的所有空白，第二，从而提供128×512像素的图像。

处理的图像数据

视觉系统必须能够传输一个完整的图像EO一台主机。此功能允许一个图像要显示，帮助运营商进行调整镜头对焦和摄像头的方向。电脑主机也可以适用于更先进的加工技术图像或提供存储的一种手段图像。两个图像传输的乐趣的已实现。首先传输图像为8位的兼容图形OL一个橡子BBC微机.另一种方法：ompact一个完整的图像传输方法采用运行长度编码。

这涉及连续数计数像素具有相同的颜色（黑色或白色）发射累计计数时的颜色发生变化。运行长度编码是一种非常有效的方式有几个转换binan /图片传输黑人和白人之间。为了提供对象的位置和识别能力图像处理算法已实施在8751内。统计数据积累它们允许电脑主机来计算面积，周长，面积中心和轴惯性对象的最低时刻中出现的形象。二进制图像的细节在此视觉系统采用的处理技术出现在7日和8参考;给出一个简短的提纲在这里。一个简单的方法，确保一个定义良好的剪影一个物体的形象，是提供了强有力的弥漫回照明，其产生的黑色图像对象对背景。视觉系统获得了对象的形象描述以前和随后的执行以下操作。图片是第一次由行扫描线，在起点左上角的角落，直到发现第一个黑色像素。此像素的位置记录为（10，联办）统计数字，我和J被初始化为我= 10 - 0.5= 0 - 0.5然后程序步骤一轮对象的边界以顺时针方向。每个步骤后统计I，J和P1-P3的更新如下。

•如果第一步是正确的我= 1 +1P3 = P3的-J2

•如果第一步是向上J =; -1PI = P1 - 我P2 = P2 - 12

•如果第一步是向左侧我=我，我P3 = P3的+] 2

•如果一步下跌J = J +1PI = PI +我P2 = P2 + 12个采取措施的记录保持到提供了一个对象的周长的估计。这个过程反复进行，直至该计划已经加强了所有的方式周围的物体边界。扫描，并加强操作如图4所示。积累的统计数据，然后传输到主机电脑在那里他们可以用来计算参数面积=有价证券我协调中心的面积= ---J区域的中心坐标 -P2的2 * PI的P3的2 * PI的

为了简洁P4~P7的计算公式为因此最低时刻的惯性轴被省略。这些方程和其他细节图像处理技术在参考78。8751包含一个全双工异步串行接口。使用11 MHz的系统时钟接口最多为9600波特（如果非标准的运行速度更快波特率可容纳）。在初始化进程，这需要一个系统复位后，端口2读通过四个开关。使用这些开关设置波特率，奇偶校验位和停止位的串行接口。

实验结果

以及定义二进制图像的视觉记录系统和转让给英国广播公司（BBC）微电脑显示。图5显示了一个例子形象。使用串行9600波特的传输速度，图像传输需要小于3.5为64×256的图像第此外，系统可以计算和传输的对象统计信息图片包含一个对象在3秒。

结论

本文描述一个二进制的视觉系统视觉传感器使用一个DRAM。