自動(dòng)圖像報(bào)警系統(tǒng)研究及單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

３．１ ＲＩＳＣ結(jié)構(gòu)單片機(jī)ＡＴ９０Ｓ２３１３

ＡＴＭＥＬ公司的９０系列單片機(jī)是增強(qiáng)ＲＩＳＣ內(nèi)載ＦＬＡＳＨ的單片機(jī)，通常簡(jiǎn)稱為ＡＶＲ單片機(jī)。傳統(tǒng)的基于累加器的結(jié)構(gòu)需要大量的程序代碼，以實(shí)現(xiàn)累加器和存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)傳送，并且由于時(shí)鐘分頻，使得數(shù)據(jù)傳輸成為系統(tǒng)瓶頸。ＡＶＲ單片機(jī)是第一種真正的８位ＲＩＳＣ單片機(jī)，快速存取ＲＩＳＣ寄存器文件和單指令周期使它的性能明顯優(yōu)越于普通８位單片機(jī)[３]。

ＡＴ９０Ｓ２３１３具有２Ｋ字節(jié)內(nèi)載編程ＦＬＡＳＨ，１２８字節(jié)ＳＲＡＭ數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，１２８字節(jié)ＥＥＰＲＯＭ工作寄存器，３２字節(jié)通用工作寄存器，１５Ｉ／Ｏ，８位和１６位定時(shí)／計(jì)數(shù)器各一個(gè)，通用異步收發(fā)，２０腳ＰＤＩＰ或ＳＯＩＣ封裝，支持在系統(tǒng)編程，最高工作頻率達(dá)１２ＭＨｚ[４]。本系統(tǒng)中，它負(fù)責(zé)完成Ａ／Ｄ器件的初始化，地址發(fā)生器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制，以及計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)警觸發(fā)。

Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換選用了Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＡＡ７１１１，其初始化通過Ｉ２Ｃ總線進(jìn)行。利用兩個(gè)ＡＴ９０Ｓ２３１３的通用Ｉ／Ｏ引腳，就可以產(chǎn)生Ｉ２Ｃ總線的時(shí)序信號(hào)，完成對(duì)ＳＡＡ７１１１的初始化。片內(nèi)的１６位計(jì)數(shù)器用以進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，并產(chǎn)生中斷報(bào)警信號(hào)。閾值判別和臨界面積的設(shè)定以及ＤＲＡＭ參考幀的定期刷新都通過對(duì)ＡＴ９０Ｓ２３１３的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

由于采用了精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，ＡＴ９０Ｓ２３１３的編程與通常的５１系列有所不同。為實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制功能，還可考慮選擇ＡＴ９０Ｓ系列的其他型號(hào)，如４４１４、８５１５等。

３．２ ＡＴ２９Ｃ５１２高密度ＦＬＡＳＨ

盡管ＦＬＡＳＨ技術(shù)在今天已經(jīng)不是什么新鮮產(chǎn)物，但ＡＴＭＥＬ的ＡＴ２９和ＡＴ４９系列仍以其卓越的性能和廣泛的適用性在市場(chǎng)上獨(dú)占熬頭。本系統(tǒng)根據(jù)差值數(shù)據(jù)寬度的需要，選擇ＡＴ２９Ｃ５１２（６４Ｋ×８）Ｂｏｏｔ ＦＬＡＳＨ，其讀周期長(zhǎng)度為７０ｎｓ，完全滿足實(shí)時(shí)處理的要求。

選用ＦＬＡＳＨ的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行在系統(tǒng)改寫，這在使用環(huán)境復(fù)雜、需要大量動(dòng)態(tài)調(diào)整處理的情況下是非常有利的?？梢酝ㄟ^ＡＴ９０Ｓ２３１３對(duì)ＦＬＡＳＨ中的差值算法進(jìn)行修改以適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的需要。

對(duì)于環(huán)境條件變化不大的情況，可以使用ＡＴＭＥＬ公司的ＥＰＲＯＭ產(chǎn)品，型號(hào)為ＡＴ２７Ｃ５１２Ｒ或ＡＴ２７Ｃ５２０。

３．３ ＡＴＦ１５００Ａ高密度ＣＰＬＤ

ＤＲＡＭ的操作時(shí)序信號(hào)包括行、列地址產(chǎn)生、刷新控制、讀寫控制等全部由地址信號(hào)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生，這里選用了ＡＴＦ１５００Ａ高性能ＦＬＡＳＨＣＰＬＤ。除產(chǎn)生經(jīng)過抽樣選擇的行、列地址信號(hào)外，還需要給ＡＴ２９Ｃ５１２提供讀控制信號(hào)及完成整個(gè)系統(tǒng)的同步。ＳＡＡ７１１１主模式所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)ＬＬＣ２是系統(tǒng)工作的基準(zhǔn)時(shí)鐘。由于ＳＡＡ７１１１輸出的圖像格式大大超出了報(bào)警系統(tǒng)所需要的基本分辨率，所以要進(jìn)行一定的分頻即抽樣處理。

ＡＴＦ１５００Ａ具有３２個(gè)觸發(fā)器，３２Ｉ／Ｏ和１５００等效門，最大管腳間延時(shí)為７．５ｎｓ，４４腳ＰＬＣＣ或ＴＱＦＰ封裝[５]。其各種工作參數(shù)充分滿足了系統(tǒng)地址／控制總線結(jié)構(gòu)的需要，并且具有第三方開發(fā)工具支持和加密特性。

除ＡＴＦ１５００Ａ以外，１５００系列還包含多種型號(hào)來(lái)滿足不同復(fù)雜度的應(yīng)用需要，包括在系統(tǒng)編程功能。另外還可以考慮使用多片ＡＴＦ２２Ｖ１０來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能，或者使用ＡＴＦ７５０系列，后者采用ＡＴＭＥＬ公司獨(dú)有的ＰＬＤ結(jié)構(gòu)，在２４腳的封裝類型中功能最強(qiáng)。

４ 系統(tǒng)性能評(píng)估

與單點(diǎn)信號(hào)報(bào)警相比，自動(dòng)圖像報(bào)警系統(tǒng)具有全景監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)調(diào)整和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中，采用了查找表技術(shù)降低處理器復(fù)雜度，并通過器件的比較和選用，使系統(tǒng)運(yùn)行效果達(dá)到了優(yōu)化。

在系統(tǒng)試運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)蚊蟲爬上攝像機(jī)鏡頭和閃電等情況時(shí)，可能導(dǎo)致誤報(bào)的發(fā)生。解決的方法涉及對(duì)圖像內(nèi)容的理解和動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整與時(shí)間密度相關(guān)性的問題，將進(jìn)行深入研究和討論。