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模拟视频监控采集电路设计—电路图天天读(300)

作者:时间:2017-10-27来源:网络收藏

  该系统可以完成图像的采集、处理和显示,从而实现目标识别与跟踪的智能信号处理。该系统是对摄像机数字,模拟两路视频数据进行采集,处理后通过PCI总线在PC机上显示出来。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/368954.htm

  视频模块

  摄像机提供两路视频信号:一路,一路数字视频。

  信号经过钳位校正、放大后,将信号送入到A/D转换器,再经FPGA锁存后将视频信号发送给DSP1;经视频同步分离电路,由LM1881分离出的行、场同步信号,用于控制视频数据采集到DSP1,以便进行图像处理。钳位校正、视频同步电路如图1所示。模拟视频经运放输入,将中心电平调到3.3V,加到 A/D输入端。A/D转换后的数据进入FPGA锁存。运放均采用ADI公司的AD8047AR,A/D转换器采用ADI公司的AD9050。AD9050 为10位A/D转换器,取其高8位进入FPGA。采样时钟12MHz,与数字视频信号相同。由FPGA对48MHz时钟四分频产生。

  图1 模拟视频输入转换电路

  摄像机的数字视频信号为14对差分信号,经FPGA将差分信号转换为单端信号,并锁存数据。每个象素14位,每帧320×240。

  FPGA采用ALTERA公司的CYCLONE系列EP1C3T144C-6,配置芯片采用EPC2LC20。EP1C3T144C-6具有将差分信号转单端信号的专用I/O口。锁存在FPGA的数字,模拟两路视频信号根据工作模式选择输出到DSP1数据总线上,由DSP1读入处理,数据速率与模拟视频的采样速率,数字视频的数据速率相同。工作模式选择,开关控制通过PIC9054引入到FPGA。

  DSP处理器模块

  DSP处理器阵列模块主要由4片高速高性能的DSP处理芯片ADSP-TS201S组成多DSP处理器系统,ADSP-TS201S性能如下:

  基本性能指标如下:

  ● 600MHz运行速度时,内核指令周期1.67ns

  ● 24M bits片上DRAM,分为6个4M bits块(128K words X 32 bits)

  ● 片内双运算模块,每个都包含一个ALU、一个乘法器、一个移位器和一个寄存器组

  ● 双整数ALU提供数据寻址和指针操作功能

  ● 片内提供14通道DMA、外部口、4个链路口、SDRAM控制器、可编程标志引脚、2个定时器

  ● 片上仲裁系统可实现8个TigerSHARC DSP的无缝连接

  ● 内部3条互相独立的128位总线

  ● 外部数据总线64位,地址总线32位

  ● 每秒48亿次40位宽的MAC运算或每秒12亿次80位宽的MAC运算;1024点复数FFT(基2)时间15.7us

  ● 外部端口 1G字节每秒;链路口(每个)1G字节每秒

  DSP处理器阵列模块中DSP1是用来整理所收集到的视频信号,并进行相应的预处理后,将数据分发送到后面的DSP,进行进一步的处理。

  DSP1并行口应接FPGA输出的视频数据,还要接FLASH,完成DSP加载。DSP1的IRQ0,IRQ1分别作视频输入的帧中断和行中断,接到FPGA。其连接电路如下图3所示。

  

  图2DSP1与FPGA,FLASH 连接图

  矩阵切换器电路

  下面介绍的是容量为32路音视频的监控,为简化设计,及调试、安装、升级等的方便,32路音视频不在一块PCB板上处理,而是分成4块子板,每块子板处N8路音视频,实现8路音视频通道的8选1输出功能,即4块子板组成一个矩阵切换器,在同一时间实现32选4输出功能。每块子板的电路图如图3所示。

  

图3 矩阵切换器电路

  在图中,J1…J8为继电器线圈,用双刀双掷继电器J4078实现音视频的同时切换。J11、J12为跳线插座,该跳线为子板设置地址,当设置的子板地址与主控制器的子板选择地址(A0、A1、A2)相同时,该子板块的4099处于工作状态,这时,再通过主控制器的通道选择指令(cmd0、 cmd1、cmd2)使J1…J8中任一继电器完成切换动作,实现某一路音视频的同时选通。

  语音与处理电路

  因为要采集教室各个位置(一般在20~50m2范围内)的语音信号,使用普通的话筒放大电路显然达不到要求。本系统采用对数放大电路进行语音放大,比较清晰地采集到了50m2范围内各个位置的语音信号。设计的对数放大电路如图所示。IC2为运算放大器,系统选用LM358实现二级运算放大。

  
图4 语音与处理电路

  利用传感技术和电子技术系统设计思路简单、成本低廉、方便实用。对提高学生自主学习的自觉性,监控自主学习设备和软件平台运行情况,防止人为破坏造成的不必要损失,提高设备运行的稳定性和可靠性等起到了非常重要的作用。

  编辑点评:本文简单介绍了模拟采集电路的设计,模拟视频信号经过钳位校正、放大后,将信号送入到A/D转换器,再经FPGA锁存后将视频信号发送给DSP1。能够完成图像的高速处理,实现图像的实时显示,目标跟踪。在实际应用中该系统工作稳定,达到预想效果。
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