新闻中心

EEPW首页 > 消费电子 > 设计应用 > 基于LPC2138的红外摄像机系统

基于LPC2138的红外摄像机系统

作者:时间:2017-06-08来源:网络


现行普通摄像机在得到视频信号后,经LM1881提取水平和同步信号并送入字符叠加芯片产生的字符信号与视频信号一起送到NJM2264D叠加,就可以形成叠加了字符的视频信号。根据需求,只可以实现中文字符和英文字符的叠加。本文介绍的是一种基于 ARM7作为MCU 来实现一款的方案,能实现视频信号的水平/垂直分离、字符叠加,还介绍了各芯片的功能及云台等方面的内容。
1 系统硬件设计
基于 ARM7实现的的系统结构框图如图1,其主要硬件包括 LM1881、UPD6453、JNM2266、A3967等。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/351263.htm

LPC2138是PHILIPS公司的一款32/16位ARM7TDMI-STM CPU的微控制器,并带有512 KB的嵌入高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构,使32位代码能够在最大时钟速率下运行;多个串行接口,包括2个标准UART、2个高速I2C接口;9个边沿或电平触发的外部中断引脚,通过片内PLL可实现最大为60 MHz的CPU操作频率。CPU操作电压范围为3.0~3.6 V(3.3 V±10%),I/O口可承受5 V的最大电压。
LPC2138电路图如图2所示,主要实现以下功能:

(1)使用LPC2138的两个串口,可以用一个串口与上位机通信,另一个与摄像机通信。所有上位机发送的协议命令先经LPC2138解析后,控制云台或直接发往摄像机。
(2)利用两个I2C口扩展两片EEPROM,一片用于存储汉字的点阵码,用于叠加汉字字符;另一片用于存储用户的设置信息,如看守位、预置位、巡视组数据等。
(3)利用LPC2138一个外部中断,检测步进电机的过零点,用于初始化时的自学习和运行时的位置显示校正。
(4)利用LPC2138的PWM功能发送脉冲,驱动A3967/A3977等步进电机的驱动芯片。LPC2138的PWM容易控制,可以根据速度设定编写PWM的发出脉冲。
(5)利用LPC2138的实时时钟实现日历功能,并将时间显示在CRT上。还可以利用LPC2138的时钟中断功能控制摄像机的运行。
(6)需要使用一个光偶检测摄像机是否过零点,此信号还需经施密特触发器整形后作为LPC2138的外部中断。
LM1881可以将复合视频信号中的垂直同步信号和水平同步信号分离出来。分离出来的信号输入到,作为字符信号的同步信号。具体电路如图3所示。


UPD6453是NEC公司推出的专用字符叠加芯片,它的主要特点是显示编辑功能强,可以在屏幕上显示12行24列的字符,每个字符为12×18点阵,字符的大小、闪烁频率可以根据需要进行调整,同时为了达到显示的多样性,屏幕的背景色、字符的边缘色以及字符本身的颜色也可以进行修改。UPD6453内部不但提供240 B的字模,而且还提供16 B的RAM空间以供用户填入自定义字符,这就为汉字显示提供了可能。UPD6453字节的背景色、边缘色以及字符本身的背景色均有7种,在颜色控制上,为用户提供了更多的选择。图4为UPD6453电路图。控制命令主要有:

(1)显示控制:确定是否允许显示字符、字符的闪烁频率,及控制LC振荡的停振和起振。
(2)背景控制:确定背景的类型(无背景、字符边缘背景、字符块背景、全屏幕背景)。
(3)背景颜色控制:确定背景的颜色(有7种颜色选择)。
(4)视频 RAM复位:此时晶振起振,视频RAM写模式,字符的颜色、大小等为默认设置。
(5)显示块位置控制:用来确定12行24列的字符显示块离屏幕最上端、最左端的距离。
(6)显示字符行、列地址控制:确定字符在12行24列的显示块中的行列位置。
(7)字符大小、平滑控制:确定每一行字符的显示大小,以及用多倍显示时是否采用字符的平滑措施。
(8)字符RAM写地址控制:UPD6453内部提供16个字符的RAM空间,每个字符为12×18点阵。该命令用来确定将点阵数据写入RAM空间中第几个字的第几行(一共18行),写完一行,行地址自动加1,写完一个字,字地址自动加1。
(9)字符RAM写数据控制:确定需要写入RAM空间的一行12个点的点阵数据。
(10)显示字符控制:确定芯片UPD6453的256个字符(包括固化的240个字符以及16个自定义字符)中哪个字符送出显示,以及该字符的显示颜色和是否闪烁。
NJC2266是使用4.75~13 V电压的高性能视频开关;内部6 dB放大器电路;3输入,1输出;内部灌入芯片箝位功能(VIN1),可以输入视频信号;内部亮度信号控制功能(VIN2,VIN3),用来连接两个电位器控制,分别控制字符边框和字符的亮度。具体的电路图如图5所示。

A3967采用Allegro公司的A3967SLB芯片。该芯片驱动能力可达30 V、±750 mA,它适合双极步进电机使用,与需要L298拖动的L297芯片相比,实现更方便。若负载更大,则可选用3977,其驱动能力为30 V、±2.5 A。A3967/A3977电路图如图6所示。A3967SLB驱动步进电机可以达到8细分驱动,这款24引线的SOIC,采用该公司EasyStepper接口,将8条控制线路减少为2条(步长和方向),其内嵌的转换器可以实现对步进电机的控制,只要简单地输入控制电机的脉冲即可,不需要环形分配器、复杂的相变编程和高频控制。A3967SLB的内部电路保护,包括利用磁滞的过热停止保护、低电压锁定和过流保护,也不需外接功率驱动部分。A3967SLB还具有混合、快速和慢速电流衰减模式选择,内置PWM电流控制,同步整流,低输出阻抗的 DMOS电源输出。这种驱动方式设计简单,调试方便,运行可靠,对硬件要求较低。A3967内部的PWM电流控制:每一个H桥都有一个固定截止时间的PWM电流控制电路,从而将负载电流限制在一个最高值之内。开始进行工作时,对角线上的一对源接受DMOS处于输出状态,电流流经电机绕组和SENCE脚所接的电流取样电阻。当取样电阻上的压降等于D/A的输出电压时,电流取样比较器将PWM锁存器复位,从而关闭源驱动器(上桥)进入慢衰减模式;或同时关闭源接受驱动器(下桥)进入快衰减模式;或者混合模式,使之产生环流或电流回流至源端。该环流(回流)将持续衰减到截止时间为止,然后,产生下一次的PWM循环。另外,在给A3967/3977布线时,必须考虑地平面和电阻Rs的布线。

恒流大功率红外灯的驱动设计OCP2030是一款BUCK型DC-DC;具有2%的反馈电压精度;输入电压较宽,最高可达20 V;最大3 A的电流,很容易实现5 W的LED驱动。SOP8封装;图7中R的选择原则是:要求是大功率电阻,如0.5 W或1 W,封装形式是2012或更大。

如果不能满足要求,还可以采用多个小功率的LED并联。为满足黑白转换,可以用OCP2030的4脚即FB来控制整个芯片的运行。LED中流过的电流为:
Iled=0.5 V/R(A)
如R选0.68 Ω,Iled=0.7 A
2 软件设计
软件的设计应该基于模块式设计,以便以后扩充功能,增加摄像机的控制协议。同时应该考虑CPU的时钟频率。步进电机的驱动以及显示,通信控制等都需要及时处理。
本文介绍了一款红外摄像机的方案和电路图,在此基础上可以扩充其功能,添加不同的模块,如更换MCU实现网络摄像机等。



评论

技术专区

关闭