基于摄像头的路径信息采集系统的简易设计与实现

鉴于MC9S12DG128是HCS12系列单片机的一种，片内设有增强型定时器(ECT)，具有输入捕捉功能，可通过捕捉系统时钟脉冲来检测导引线。这样，计算单片机相应阶段内输入捕捉系统时钟脉冲的个数就能反映当前的路径信息。系统的实现如图3所示。

系统实现

视频信号同步分离：视频信号分离电路主要采用视频同步分离芯片1881，电路原理图如图４所示。先将经过预处理的视频信号通过一个滤波电路接至LM1881的2脚，为了滤除杂波，匹配阻抗，C4选取0.1μF，C2取510pF，R2取620Ω。１脚输出行同步信号，３脚输出场同步信号，在实际运用中，二者存在高频干扰，所以必须加上低通滤波器。

选行电路：在一场视频信号中共扫描312.5行，没有必要每一行都进行采样，只需要选择性的采集特定行，计算出跑道的大致形状，同时也为后续处理留出时间。该部分电路主要由一片二进制计数器74LS161实现，原理图如图5所示。对行使能信号控制行同步信号的开关，通过对拨码开关的设置，可对行同步2、4、8、16分频，选择采集不同的行。本文在调试过程中设置成4分频。

二值化电路

视频信号的二值化主要由芯片MAX941完成，通过调节滑动变阻器的阻值来改变阈值电压。经反复试验本文将阈值定在2.55V。防止黑色导引线的边界处出现毛刺干扰，在二值化输出端加上RC低通滤波电路。电路图如图6所示。

时序关系：在上述几个电路模块中，使用了门电路、计数器、比较器，使原有的时序关系发生了变化，后续编程处理和系统的可靠性受到挑战。在比较器的输出端加入两片非门，增大延时，情况得到改善。最后得到的时序关系如图7所示。其中a为场同步，b为行同步，c是经过4分频后的行同步信号，d为二值化后的视频信号，包含着路径信息。