基于单片机的图像采集系统设计

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1、目录0前言11总体方案设计12系统硬件设计23软件设计43.1软件设计概述43.2程序流程图53.3子程序模块设计54系统调试及结果分析75结论及进一步设想11参考文献11课程设计体会13附录1元件清单14附录2系统电路图15附录3源程序16基于单片机的图像采集系统刘杰薇沈阳航空航天大学自动化学院摘要：传统的工业级图像处理采集系统大多是由CCD摄像头、图像采集卡和PC机组成，虽已得到了广泛的应用，但是它具有结构复杂，成本高，体积大，功耗大等缺点。随着单片机的迅速发展，开发一种智能控制及智能处理功能的微型图像处理采集系统成为可能，并且

2、也克服了传统图像处理采集系统的诸多缺点。 本设计的图像采集系统采用AT89C51单片机为中心器件，利用74LS373寄存器、62256存储器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够实现对摄像头传输的图像信号的采集，并保存在外置存储芯片中。其中软件系统采用C语言编写程序，包括延时程序、地址顺延程序等，硬件系统利用PROTEUS强大的功能来实现，简单切易于观察，在仿真中就可以观察到实际的工作状态。关键字：单片机；图像采集；数字摄像头0前言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断的走向深入，同时带动着传统控制检测日新月异更新。在实时

3、检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面的知识是不够的，还要根据具体的硬件结构，以及针对具体的应用对象的软件结合，加以完善。数字图像采集由于其大数据量通常采用DSP等高速处理器来实现。在某些领域方面图像实时性的要求并没有那么高，因此，本文采用STC89C51单片机作为控制器进行图像采集。1总体方案设计方案一：由于C51单片机的RAM存储容量有限，而且受到C51单片机的IO工作频率的限制，直接通过C51单片机采集完整一帧的数字信号很难实现。因此，在C51单片机和数字摄像头之间加入一个先进先出存

4、储器，由PC端通过串口控制C51单片机启动采集信号，采集一帧数据先放入存储器，然后单片机从存储器读出数据并通过串口发送至PC显示。整体设计框图如下：图1系统整体框图整个系统由OV7670感光元件，先进先出存储器AL422B,STC89C51单片机，以及其他外围电路构成。OV7670是由omnivision公司产生的图像感光元件，其主要提供了D0-D7八个数字像素输出信号。AL422B这个先进先出的DRAM数据存储器主要用于存放完整的一帧OV7670的图像数据。在系统初始化后，等待上位机发出采集命令或配置寄存器命令，若接收到采集命令则

5、在启动一帧采集，开始往AL422B写入数据，在外部中断检测到下一个下降沿的时候发出采集一帧结束标志符，结束一帧数据写入。方案二：由STC12LE5A60S2单片机和OV7670图像传感器及相应的外接电路组成。其硬件电路如图2所示。图2SO图像采集系统硬件电路图STC12LE5A60S2单片机和OV7670图像传感器的输入电压均为3．3V，由于多数的供电装置提供的直接电压为5V，系统增加了5V转3．3V电压转换电路。STC12LE5A60S2单片机的内存储器仅为1280Byte，不足以存储一幅用于处理与识别的数字图像，因此，系统外接了

6、32KB的存储器BS62LV256用于存储像素灰度值。由于单片机资源限制，P0口既作为数据输入口，又作为数据输出口，通过使用74HC573锁存器扩展端口资源。系统的外接电路多，降低了系统的抗干扰性，同时采集到的图像数据传输途径长，降低了系统速度。方案确定：以前并未接触过STC12LE5A60S2单片机，短时间也不容易掌握，所以还是选择基于51单片机来完成此次课程设计要求。由于C51单片机的RAM存储容量有限，而且受到C51单片机的IO工作频率的限制，直接通过C51单片机采集完整一帧的数字信号很难实现，而在protues仿真中并未找到

7、先进先出存储器AL422B,如果采用方案一，仿真会出现一定困难。因此，在本次课程设计中，我选择扩展一个62256数据存储器，用来存储摄像头输出的有用的数字信号。摄像头输出的信号不存储在单片机中，存在扩展的62256数据存储器中，也为之后需要扩展其他功能提供了便利条件。如下图所示：数字摄像头（OV6620传感器）图像采集系统（单片机）外扩存储器数据总线等数据总线等图3图像采集装置系统框图2系统硬件设计2.1硬件设计概述整个图像采集装置由数字摄像头、图像采集系统两个个模块组成。2.2数字摄像头概述摄像头可以分为两类，若图像数据是在摄像头

8、和采集卡两部分完成数字化的，此摄像头就是模拟摄像头；然而若是在摄像头内部完成数字化的则是数字摄像头。数字摄像头不仅可以减少图像的噪音，而且与模拟摄像头相比，它更显著的提高了摄像头的信噪比、增加了摄像头的动态范围以及最大化图像灰度范围。