1、單片機的視覺系統視覺傳感器，采用動態內存便宜，比他們更容易選擇界面-videcon或CCD。安德魯拉塞爾描述了一個基于 DRAM的聰明的視覺系統中的所有接口和圖像處 理功能是由一個8751單片機提供。本文介紹了一種二元結構緊湊，價格低廉的視覺系統中的所有接口和數據處理功 能是由英特爾的8751單片機進行。視覺傳感器是一個64千位動態隨機存儲器芯 片，提供一個圖片的分辨率高達 256 X 128像素的能力。圖像處理算法，實現 在視覺系統和對象統計信息是通過串行接口傳輸到主機。由此產生的制度實施后 僅使用四種突出的集成電路和組件鑒定和柔性制造系統環境檢查合適。微機系統計算機視覺DRAM的光學傳感器

2、8751計算機視覺系統正被用于越來越多的工業為各種檢查，零件辨識和控制任務。動 態隨機存取存儲器（DRAM ）的電路已發展為這些應用12二元光學傳感器。基 于DRAM的視覺系統是非常低的成本，并與數字電子產品直接兼容。這些優勢 是不同意的替代類型系統可供videcon或CCD （電荷耦合器件）的視覺傳感器 - 這原本是相對昂貴的電視顯示器與兼容性而設計的，因此不提供輸出，可容易訪問一臺計算機。對于許多檢查和鑒定任務的 videcon或更高分辨率的CCD傳感 器不是必需的，在這種應用中基于 DRAM的系統可以是一個更具成本效益的解 決方案。本文介紹了一個智能視覺傳感器中的所有接口和圖像處理功能是

3、由英特爾的 8751單片機進行。8751包含了一個完整的8位微處理器以及EPROM中，內存， 兩個定時器，全雙工的I / O端口和并行I / O線。在8751到這些資源用于： ?直接控制的DRAM光學傳感器，IS32 OpticRAM美光科技公司制造的。?在DRAM上執行數據的地址，解擾和插值功能。?無論是傳送的圖像壓縮格式中的一個主機或執行圖像處理算法和傳輸所產生 的統計數字，一臺主機電腦。在8751為基礎的視覺系統實現只包含四個包括 OpticRAM集成電路。該接口由 類似DRAM的視覺系統所需的電子產品大量被淘汰。此外，一個真正的智能傳感器，納入創建范圍內的8751視覺處理功能。作為一種

4、視覺傳感器的DRAM一個DRAM的存儲在一個存儲單元陣列的信息， 每個組成一個電容和晶體管4。 圖1顯示了存儲單元的布局。數據讀取或寫入以下操作，一個存儲單元。? 一個8位的行地址是建立在DRAM的地址線。Column?行地址選通脈沖（RAS）是斷言，導致行地址譯碼器，選擇256行的線路之一。 256晶體管Q連接到選定的排線是打開和轉移相關的電容C充電到一列線。?收費由存儲單元的是再生放大，列線送入回重新建立原始電量的電容器。? 一個8位的列地址，提出對DRAM的地址線。?列地址頻閃（CAS）是斷言，發起之一 256列感放大器甄選并指揮其輸出到 OUT（ DOUT端）的DRAM引腳數據。如果一

5、個內存寫操作所需的第（DIN） 的引腳上的數據資料將被路由到，選定檢測放大器，從而相應的存儲單元。對存儲單元的充電電容往往泄漏了。 如果數據要保留的收費，必須意識到面前有 腐爛完全消失，并恢復到原來的水平。存儲單元的充電操作恢復被稱為刷新和發生在一讀或寫周期是在同一行的單元格進行。如果光線事件對他們的電容器電 荷衰減率增加。因此，如果所有的電容充電，適當長度的tinqe之前經過允許讀取內存會被發現，某些位已損壞的細胞。那些被損壞的位將來自遭受了比那些沒 有損壞照明上級電容器。如果存儲單元的物理布局可以決定將有可能找到了電路 的領域的光強度超過某一臨界值，從而產生一個事件照明二進制圖像。在65

6、536 IS32集成電路存儲器單元被分為兩個區域之間的一個包含檢測放 大器領域。對于大多數應用的大視野中的差距將是不能接受的，因此只有細胞的兩組被使用。攝像系統光學傳感器的DRAM接口可直接連接到處理器的地址總線或間接與一名微機通 過一個I / O端口 5。通過I / O端口連接慢，需要更復雜的控制方案。這些缺點 是平衡的，在電路的復雜性大大減少。這個項目的目的是要制作一個簡單，廉價的視覺系統，因此該DRAM通過I / O 口相連。一個攝像機的系統原理圖如圖 2所示。八OpticRAM地址線控制的8751端口 1。 五額外的I / O線需要從端口 3,為德國DIN標準，RAS的，中科院，寬信號

7、并讀取數據從DOUT線。因而對IS32的所有功能，可以通過端口 1和3的8751 控制軟件。接到指令和數據傳輸通過異步串行接口與主機電腦。 接收數據線RXD 和TXD的是數據線傳輸接口由線路接收器和線路驅動器芯片的RS232電平。此外，四個從端口 2線用于讀取的DIL開關，設置波特率，奇偶校驗，停止位的 串行通信。serial Jink.圖2計算機視覺系統 該電路顯示了英特爾8751能力，實現了額外的元件數量最少，復雜的控制功能軟件控制IS32 內存刷新 這個過程恢復記憶細胞電容器充電水平，并僅在圖像采集停下來使存儲單元對光敏感。定時的刷新操作控制由8751的內部16位計數器。計數器0被編程來

8、產生 一個中斷每1.3毫秒。定時器中斷服務程序執行一個用來形成圖像的128行的RAS只刷新周期。服務程序，然后重新啟動定時器，并執行中斷返回。一個可 用的處理時間大部份是由刷新操作和本方案的一部分，因此編碼效率的使用是必不可少的。它執行程序循環周期刷新：LOOP： CLR RASSETBDECDJNZRASP1P1, LOOP每個8751的I / O端口位尋址使用一套功能強大的布爾指令。CLR和SETB指令 提供一個低向脈沖連接到 RAS輸出線。這兩個指令都執行一個指令周期時間。 其他布爾指令可提供進一步的邏輯和測試能力。算術和邏輯操作可以在寫入到一個 I / O端口的最后一個值。無論是 DE

9、C和 DJNZ指令的操作直接存儲在I / O端口遞減2行地址數據。在正在使用的IS32 一半甚至存儲單元都行地址。DJNZ指令的附加功能是控制該方案的循環迭代的 次數。一個分支回到循環發生如果遞減的結果是非零。整個刷新操作需要約0.7毫秒占總數的35%，計算機的處理時間。獲取的圖像需要編寫錄制的圖像是對存儲單元， 然后停止一段時間量測刷新過程，允許超過 某一臨界值履行照明存儲單元。事件的順序是：(1) 寫入1的存儲單元(2) 抑制中斷(3) 執行計時循環來衡量所需的曝光時間(4) 重新允許中斷現在的存儲單元包含一個圖像的入射光的二進制表示。閱讀和寫作子程序被寫入8751之間傳送數據和Optic

10、RAM。這些子程序控制8751端口輸出 1和3執行讀取和寫入周期DRAM的周期。再次布爾位設置和使用，除了明確 的指示，在那些多個輸出線需要改變狀態，同時案件。在這種情況下，更快地寫 一個字節的數據到I /O端口。解擾和圖像插值在IS32是T4264 64千位的DRAM發展。對于這個表面上的硅芯片存儲單元的 原因定位大概是受便捷，高效的布局考慮。存儲單元的位置不物理上在同一個芯 片上，他們是為了解決電。為了克服這是一個查找表是用來轉換成電能的地址物 理地址的問題。8751提供了一個移動的固定(MOVC指令)指令，允許索引到 程序使用的是程序計數器或16位數據指針寄存器（DPTR的）為基地值的內

11、存 尋址。因此，要成為一個行地址有一個相應的地址等于 ROW-TABLE以下說明 使用的表索引：MOV DPTR,#ROW-TABLEMOVC A,A+DPTR累加器A包含物理地址所需的DRAM行指令執行之前。MOV指令載入DPTR 的與該行表的基地址。MOVC指令導致必須與該程序的存儲位置的地址等于 DPTR的內容添加到A的舊內容的內容裝入。之間的物理和電氣的存儲單元地址 的書信中給出的IS32數據表6。圖3顯示了 DRAM的細胞是在芯片上的位置。 對以行和列方向相同分離感光元件規則排列是必需的。為了達到這一要求的像素圖3圈被選定。然而，圈一半的不配合一個存儲單元。在這種情況下，多數的投 票

12、的三個相鄰的存儲單元是用來確定的像素值。例如，在缺席的像素點的X值在圖3是要采取多數表決的像素（R2, C1），（ R2，C2）和（R4, C1）的。這 種尋址計劃的實施是在8751并給出了一個形象有64行和256行和列大致相等間 距列。這將有可能延長插方法，填補了在存儲單元陣列中的所有空白， 從而提供 了 128 X 512像素的圖像。處理的圖像數據視覺系統必須能夠完整的圖像傳輸到主機電腦。該功能允許將圖像顯示出來，以 幫助運營商作出相機鏡頭焦距和方向的調整。 主機電腦可能也適用于更復雜的圖 像處理技術，或提供的圖像存儲手段。兩個圖像傳輸功能已得到執行。第一個傳 輸為8位部分的圖像與英國廣播

13、公司微機的圖形顯示兼容。A亦圖3物理位置的存儲單元另一種方法，更緊湊的一個完整的圖像傳輸方法采用游程編碼。這涉及到計算的， 其中有連續的像素數相同的顏色（黑色或白色）的累計數和發送時的顏色發生變 化。運行長度編碼是一種傳送有黑人和白人之間的二進制數轉換圖片非常有效的 方法。為了提供目標定位和識別能力，圖像處理算法已在8751執行。統計數據積累，允許一臺主機電腦來計算面積，周長，面積的中心和圖像中出現的一個對象的軸 轉動慣量的最低時刻。二元影像處理系統采用這一構想的詳細信息顯示技術在參 考資料7和8, 一個簡短的提綱是這里。是確保一個對象明確的輪廓圖像簡單的 方法是提供強有力的背面照明系統，產生

14、彌漫在白色背景的黑色物體的圖像。視 覺系統獲取對象的一個形象如前所述，然后執行以下操作。首先掃描圖片是由一行行，開始于左上角的角落，直到發現第一個黑色像素。這 個像素的位置記錄為（10，J0）和統計數字，I和J初始化為I = I0 - 0.5J = J0 - 0.5然后程序步驟輪順時針方向對象的邊界。每個步驟后統計數字，I，J和P1 - P3的更新如下。?如果步驟是向右I = I + 1P3 = P3 - J2?如果步驟是向上J = J - 1PI = P1 - IP2 = P2 - 12?如果步驟是向左I = I - 1P3 = P3 + J2?如果步驟是向下J = J + 1P1 = P1

15、 + IP2 = P2 + I2對所采取的步驟數目的紀錄保持為對象提供一個周長的估計。這個過程反復進 行，直到所有的方案已加強反過來對象的邊界。掃描和加強操作如圖4所示。累計統計數據，然后傳輸到主機電腦，他們可以被用來計算參數：面積=P1I協調中心的面積=P2 / 2 * P1J協調中心的面積=P3 / 2 * P1圖4尋找和跟蹤對象的輪廓剪影為了簡潔起見，計算P4-P7和最低的慣性軸矩方程已被省略。 這些方程和圖像處 理技術的其他詳情載于參考文獻 7和&在8751包含一個全雙工異步串行接口。使用 11 MHz的系統時鐘的界面運行在 一個9600波特率最高（更快，如果非標準波特率可容納）。在初

16、始化過程中，這 需要一個系統復位后的地方，四個開關讀通過端口 2。這些開關用于設置波特率， 奇偶校驗，停止位的串行接口。實驗結果那么定義的二進制圖像視覺系統記錄并轉移到BBC的微型計算機用來顯示。圖5顯示了一個例子形象。使用9600波特率串行傳輸速度，圖像傳輸需要為 64小 于3.5的X 256形象。此外，該系統在3秒內可以計算和傳輸包含一個圖片對象 的對象統計。結論本文描述了一種視覺系統，它使用二進制作為視覺傳感器的DRAM。DRAM的控制，對圖像和與主機電腦通訊處理是由英特爾8751微電腦執行的所有功能。由此產生的制度實施后只用四個集成電路。 對于許多應用，整個電路可安裝在攝 像頭上，從而

17、產生一個真正的智能傳感器，僅需要 4個連接線提供電源和串 行通信鏈路。圖5 一些小的電子元器件形象鳴謝據此期間的工作得到了臥龍崗大學研究資助委員會的資助授予03/103/401, “自動化的批量組裝”。參考文獻1 Ciarcia, S Build the Micro D-Cam solid-state video camera. Part 1 : the optic RAM and the Micro D-Cam hardware Byte 6I 8 No 9 (September 1983)2 Ciarcia, S Build the Micro D-Cam solid-state vide

18、o camera. Part 2: computer in terfaces and control software Byte Vol 8 No 10 (October 1983)3 MCS-51 family of sin gle-chip microcomputer users manual In tel, Santa Clara, CA, USA (July 1981)4 Memory data booka nddesig ners guide Mostek (June 1980)5 Russell, R A Computer vision system for applications in robotics education Microprocessors Microsyst. VdI 7 No 7 (September 1983)6 IS32 OpticRAM