紅外方式數字圖像采集報警系統的設計

2.1 處理器
該系統處理器采用Atmel公司的AT91SAMS64芯片，與其他系列的單片機實(shí)現的電路相比，其外圍擴展電路極少。報警系統中，與上位機的通信由USB完成，該處理器集成了USB設備的端口，使它成為連接外設的理想芯片，如PC機和手機等。此外圖像采集需要傳輸的數據量較大，AT91SAM7S64有64 KB的高速Flash和16 KB的 SRAM，但在OV6620圖像傳感器連續采集圖像并傳輸數據時(shí)明顯空間不充裕，所以需要外接存儲器進(jìn)行數據存儲。紅外傳感器在采集到紅外感應信號后經(jīng)紅外傳感處理器處理后，輸出信號，該信號由0 V～3.3 V的電壓跳變可直接連接CPU，AT91SAM7S64經(jīng)由通用輸入輸出口接收到信號跳變后，通過(guò)I2C與圖像傳感器OV6620進(jìn)行通信，獲取圖像，進(jìn)而把圖像通過(guò)8條并行接口回傳給CPU,并存入外接存儲器中。
2.2 紅外信號處理
紅外信號處理部分采用BISS0001紅外信號傳感處理器，它是由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器及參考電壓源等構成的數?；旌蠈?zhuān)用集成電路?？蓮V泛應用于多種傳感器和延時(shí)控制器。BISS0001利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。然后耦合給運算放大器OP2，再進(jìn)行第二級放大，同時(shí)將直流電位抬高為V_M（≈0.5 VDD）后，送到有比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于V_H≈0.7 VDD、V_L≈0.3 VDD，所以，當VDD=5 V時(shí)，可有效地抑制±1 V的噪聲干擾，提高系統的可靠性[3]。在紅外報警電路中，當紅外傳感器接收到信號后經(jīng)BISS0001處理后由BISS0001的引腳2輸出，在此芯片中由于信號輸出時(shí)測量其引腳為3.3 V故可將該引腳直接連接CPU。紅外信號傳感電路其電路設計圖如圖2所示。

2.3 圖像傳感
OV6620需要5 V的穩定電壓進(jìn)行供電，它是彩色/黑白圖像傳感器，通過(guò)I2C與CPU之間進(jìn)行通信，最高像素為352 ×288幀速率為26 fps，一幀2場(chǎng)，每秒約為50場(chǎng)，即每20 ms就有一幅圖像產(chǎn)生。它支持連續和隔行2種掃描方式，CIF和QCIF兩種圖像格式，數據格式包括YUV、YCrCb、RGB 3種，能夠滿(mǎn)足一般圖像采集的需求。OV6620內部有50個(gè)可編程寄存器，通過(guò)AT91SAM7S64的TWI協(xié)議對其進(jìn)行設置，以中斷方式同步圖像數據輸出OV6620的Y0～Y7通道輸出的8位并行數據實(shí)時(shí)傳送給CPU。
2.4 外存儲器
AT45DB041D是一款2.5 V或2.7 V、串行接口的Flash存儲器，是各種數字語(yǔ)音、圖像、程序代碼和數據存儲應用的理想選擇。AT45DB041D支持RapidS串行接口，適用于要求高速操作的應用。RapidS串行接口兼容SPI，最高頻率可達66 MHz。AT45DB041D的存儲容量為4 325 376位，組織形式為2 048頁(yè)，每頁(yè)256或264字節。除了主存儲器外，AT45DB041D還包含2個(gè)256/264字節的SRAM緩沖區。緩沖區允許在對主存儲器的頁(yè)面重新編程時(shí)接收數據，也可寫(xiě)入連續的數據串。通過(guò)獨立的“讀-改-寫(xiě)”3步操作，可以輕松實(shí)現EEPROM仿真（可設置成位或字節）。DataFlash通過(guò)RapidS串行接口順序訪(fǎng)問(wèn)數據，而不像傳統Flash存儲器那樣通過(guò)復用總線(xiàn)和并行接口隨機存取。簡(jiǎn)單順序訪(fǎng)問(wèn)機制極大地減少了有效引腳的數量，有利于硬件布局，增強了系統可靠性，將切換噪音降至最小，為了實(shí)現簡(jiǎn)單的在系統重復編程，AT45DB041D并不需要高輸入電壓來(lái)支持編程。AT45DB041D工作在獨立的2.5 V～3.6 V或者2.7 V～3.6 V電壓下，用于編程和讀取操作[4]。AT45DB041D可通過(guò)片選引腳（/CS）使能，并通過(guò)3-wire接口訪(fǎng)問(wèn)，3-wire由串行輸入（SI）、串行輸出（SO）和串行時(shí)鐘（SCK）組成。所有的編程和擦除周期都遵循自時(shí)序。