图象采集系统fifo帧存储及usb接口电路设计毕业论文

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1、毕业论文（设计）题　　目：　图象采集系统FIFO帧存储及USB接口电路设计图象采集系统FIFO帧存储及USB接口电路设计摘要：高速数字图像采集系统是研究瞬间发生的物理现象的一种有效工具，高速运动物体数字图像的获得，是对瞬间发生的物理现象研究的基础。随着数字多媒体技术的不断发展，数字图像处理技术被广泛应用于可视电话、电视会议、监控系统等各种民用、商业及工业生产领域中。本文以CMOS数字图像传感器为图像采集器件，以及PIC16F87x系列单片机和CY7C68013AUSB接口芯片，再加上CPLD逻辑控制和FIFO帧存储器，构建一个静态图像采集系统。CMOS图像传感器主要用来对敏感景

2、物产生像素，FIFO帧存储器用来存储一帧这样的像素，CPLD用来控制像素从图像传感器到FIFO传输的时序逻辑，单片机将像素发送到USB接口，并控制整个电路工作，USB接口的任务是将像素传到计算机，以便进行后续处理。关键字：图象采集；FIFO；USBDesignofHigh-Image目录1绪论………………………………………………………………………（1）1绪论数字图像处理技术的飞速发展使得所有图像处理的问题都可以用数字信号处理的形式来解决，这为实时图像处理的应用提供了广阔的空间。首先，数字信号处理中存在大量成熟的快速算法，这些算法已经大量的应用于图像处理中。其次，几个技术发展趋势

3、进一步促使此领域的发展，随着超大规模集成电路的高速发展，包括低价位DSP(DigitalSignalProcessor)数字信号处理器，微处理器支持的并行处理技术，用于图像数字化的低成本的电荷耦合器件，低成本存储阵列的新存储技术，以及低成本、高分辨的彩色显示系统的发展为高速的实现信号处理、为达到系统的实时性提供了可能[1]。这些发展都使得图像处理技术广泛的运用于科学研究、工农业生产、资源的遥感探测、医疗卫生、空间探索等各个领域，如今随着信息高速公路的建设，各种网络的发展非常迅速。因而，图像的传输也得到了极大的关注。另一方面，图像传输可使不同的系统共享图像数据资源，也极大地推动了

4、图像在各个领域的广泛应用。高速数字图像采集系统是研究瞬间发生的物理现象的一种有效工具，高速运动物体数字图像的获得，是对瞬间发生的物理现象研究的基础。目前高速图像采集系统(一般指帧频在100fps以上)主要应用在军事领域。在军工靶场测量中，需要对快速飞行目标的飞行实况进行跟踪、测量，事后要对测量数据进行分析、处理，为了提高测量精度，普遍采用高帧频数字图像采集系统[2]。考虑到高速实时处理及实用化两方面的具体要求，需要开发一种具有高速、高集成度等特点的视频图象信号采集系统，为此系统采用专用视频解码芯片和复杂可编程逻辑器件(CPLD)构成前端图象采集部分。设计上采用专用视频解码芯片，

5、以CPLD器件作为控制单元和外围接口，以FIFO为缓存结构，能够有效地实现视频信号的采集与读取的高速并行，具有整体电路简单、可靠性高、集成度高、接口方便等优点，无需更改硬件电路，就可以应用于各种视频信号处理系统中[3]。使得原来非常复杂的电路设计得到了极大的简化，并且使原来纯硬件的设计，变成软件和硬件的混合设计，使整个系统的设计增加柔韧性。本次毕业设计，我以CMOS数字图像传感器为图像采集器件，以及PIC16F87x系列单片机和CY7C68013AUSB接口芯片，再加上CPLD逻辑控制和FIFO帧存储器，构建一个静态图像采集系统。CMOS图像传感器主要用来对敏感景物产生像素，F

6、IFO帧存储器用来存储一帧这样的像素，CPLD用来控制像素从图像传感器到FIFO传输的时序逻辑，单片机将像素发送到USB接口，并控制整个电路工作，USB接口的任务是将像素传到计算机，以便进行后续处理。2.图象采集系统概述2.1系统组成部分系统主要由图象采集模块、存储模块、处理模块和传输模块组成。高帧频CMOS成像单元主要由CMOS图像传感器和控制芯片FPGA组成，它是系统的成像部件，用以捕获高速运动物体的图像，其电路输出为数字图像数据。图像存储单元主要由FIFO帧存储器组成，负责对成像单元输出的图像数据进行实时存储，供计算机采集、处理图像数据。因图像传输的数据量大，要求较高的传

7、输速度，本系统采用了usB总线上传到PC，实际中速度可以达到400Kbps，能满足CIF格式图像的实时传输。系统结构框图如图1所示。单片机主机USB接口CMOS图象传感器CPLD逻辑控制光学镜头FIFO帧存储图1系统结构框图系统选用OminiVision公司生产的CMOS芯片OV7620,它是一款集成了一个640×480(30万像素)图像矩阵的彩色摄像芯片,在隔行扫描模式下工作频率可达60Hz,逐行扫描时为30帧/s。其像面大小为1/3英寸,支持8位或16位数字信号从单通道或双通道输出,输出