单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统的制作方法
【专利摘要】单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统属于摄像设备，是一种仅用一颗控制芯片就能完成图像采集、优化、运算、识别以及传输等完整的图像采集功能，采集速度快、图像清晰度高，后台处理系统、结构简单的单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统。所采用的技术方案是：一种单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统，包括存储器与网络接口电路、图像传感器电路和电源电路。该控制系统的摄像机，用户无需使用额外的处理，识别，存储，传输的设备，为用户提供完全一体化的高速解决方案。应用极为广泛，它适用于交通、电信、海关、金融、纺织、机械制造、科研、体育等多种行业。是用户首选的一种先进摄像机。
【专利说明】单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于摄像设备，特别涉及一种摄像机用的单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统。
【背景技术】
[0002]当前国内外摄像机控制系统分为两类:一类是模拟摄像机控制系统，属于传统的同轴信号输出，需接转接卡；另一类是数字式摄像机控制系统，全部采用FPGA+DSP的多芯片结构；它们的实时采集速度和清晰度都不够理想；后台处理系统复杂；结构复杂。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种仅用一颗控制芯片就能完成图像采集、优化、运算、识别以及传输等完整的图像采集功能，采集速度快、图像清晰度高，后台处理系统、结构简单的单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统。
[0004]本发明解决技术问题所采用的技术方案是:一种单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统，包括存储器与网络接口电路、图像传感器电路和电源电路；其特点是在系统中设置了主控芯片电路，主控芯片电路由CTRL CHIP主控芯片U23A、U23B、U23C、有源晶振 X2 和瓷片电容 C77—C84、C109—C117 组成；U23A 的 D9、E7、All、B13、A12、A15、B15、C14、C15、A14、B14、D14、D13、E13、E12、C12、D12、B10脚分别接存储器与网络接口电路中的RAM 动态随机存储器 U20 的 G8、G9、D8、B9、C8、A9、D7、B1、A1、A9、A8、A2、C3、C2、D2、D3、E2、E8 脚，B3、D6、A3、C4、C5、D5、A4、D10、A16、A17、E11、C11、D11 脚分别接 U20 |^M8、M2、N8、E8、N2、N3、L8、N7、E7、G7、E3、G2、G1 脚，C16、C17、B18、C18、D17、D18、D16、E16、E17、E18、E15、F15、F14、G14、G18、F17、G15、G16、H13、H14、H16、H15、H17、H18、J18、J17、J15、J14、脚分别接ETHPHY 以太网接口芯片 U22 的 45、39、40、41、50、51、46、47、55、52、71、44、75、76、61、56、68、66、85、79、65、67、57、62、J8 的 2 脚 60、72、80 脚，T17、T16、T18、U18、P16、R16、R17、R18、P15、N17 脚分别接 J8 的 3、17、5、1、21、19、7、9、22、15 脚；U23B 的 V17、U16、V16、R14、U15、V15、T14、R13 脚分别接 FLASH 非易失性存储器 Ull 的 44、43、42、31、41、32、30、29、脚，T12 脚接 RESET 非易失性存储器 U21 的 I 脚，T2、U1、Tl、R2、RU P4、M3、M4、15、13、14、12、11、K5、K4、K1、K2、E3、E4、F4、F5、G4、G3、H1、H2、Jl、J2 脚分别接 U19 的 A8、A9、C8、D7、C7、P9、M7、18、N7、R8、N8、C3、D3、N3、M3、A2、Al、R1、PU R2、N2、12、M2、D2、E2、B1、C2 脚，P2、P1、N2、M1、J6、H5、H6、J5、J4 脚分别接 U19 的 G7、E7、G3、E3、H2、H1、L3、H3、G2 脚；U23C 的PlO 脚接 X2 的 3 脚，B8、C6、G8、G9、B11、C13、G10、G11 脚均接 C77—C82 的 I 脚和 3.3V 电源，F16、H12、J12、K12、L12、N16 均接 5V 电源和 C83、C84 的 I 脚，C77—C84 的 2 脚均接数字地，M10、M11、T13、U11、M8、M9、T6、U8、K7、L7、N3、F3、H7、J7 脚均接 3.3V 电源，B12、B7、G17、G2、M17、M2、U12、U7 脚均接 Cl 10—Cl 13 的 I 脚和 5V 电源，Cl 10—Cl 13 的 2 脚均接数字地，F12、F13、F6、F7、G13、G6、M13、M6、N12、N13、N6、N7 脚均接 C114—C117 的 I 脚和 2V电源，C114—C117的2脚均接数字地，115、1?15、？14、04、015、816脚分别接似1的3、8、7、6、17、5脚？5、仍、1?4脚接J8的23、24、图像传感器电路中的插排Jl的23、24脚和数字地；J8 的 1—22 脚与 Jl 的 1—22 脚连接，A1、A13、A18、A6、B17、B2、C10、C9、F1、F18、G12、G7、H10、H11、H8、H9、J11、T16、J3、J8、K11、K16、K3、K8、L10、L11、L8、L9、M12、M7、N1、N18、T10、T9、U17、U2、V1、V13、V18、V6脚均接数字地；X2的2脚接数字地，4脚接3V电源，C109的I脚接3V电源，2脚接数字地。
[0005]本发明的有益效果是:该控制系统的摄像机仅用一颗主控芯片就完成了图像采集、优化、运算、识别以及传输等完整的图像采集功能，实时采集速度可达250帧/秒，清晰度可达到300万像素分辩率；主控芯片内集成了高速的图像采集控制器和数字信号处理电路，使摄像机可以完成复杂的图像处理过程；后台处理系统简单，结构简单，体积小；其卓绝的运算速度，强大的功能平台能使该摄像机的应用十分广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]以下结合附图以实施例具体说明。
[0007]图1是单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统的框图；
图2是图1的主控芯片电路原理图；
图3是图1的存储器与网络接口电路原理图；
图4是图1的图像传感器电路原理图图5是图1的电源电路原理图。
[0008]图中:1_主控芯片电路；2_存储器与网络接口电路；3_图像传感器电路；4_电源电路；U1—1MAGESENS0R 图像传感器；U2 — U10、U12 — U15、U17、U18、U24—电源；U11、U21—FLASH非易失性存储器；U16-RTC实时时钟；U19、U20 — RAM动态随机存储器；U22 — ETHPHY以太网接口芯片；U23A、U23B、U23C — CTRL CHIP主控芯片；X1—晶振；X2 — E有源晶振；J1、JB、J13—插排；J7——HR911130A 网络接口 ；BT1—电池；L1、L2、L3—电感；C1—C43、C63—C76、C86 — C91、C100 — C104、C118—瓷片电容；C44一C47、C56 — C59—电解电容；E4 — E12—钽电容；R1—R24、R27—R30—电阻；PR8D、DRIB、PRCT、PR5D、PR6A、PR5B、PR8C、PR2D、PR3A、PR9B、PR4C—排阻。
【具体实施方式】
[0009]实施例，参照附图，一种单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统，包括存储器与网络接口电路2、图像传感器电路3和电源电路4 ;其特点是在系统中设置了主控芯片电路I (见附图2)，主控芯片电路I由CTRL CHIP主控芯片U23A、U23B、U23C、有源晶振X2 和瓷片电容 C77—C84、C109—C117 组成；U23A 的 D9、E7、All、B13、A12、A15、B15、C14、C15、A14、B14、D14、D13、E13、E12、C12、D12、B10脚分别按存储器与网络接口电路2中的RAM动态随机存储器 U20 的 G8、G9、D8、B9、C8、A9、D7、B1、Al、A9、A8、A2、C3、C2、D2、D3、E2、E8脚，B3、D6、A3、C4、C5、D5、A4、D10、A16、A17、E11、C11、D11 脚分别接 U20 的 M8、M2、N8、E8、N2、N3、L8、N7、E7、G7、E3、G2、G1 脚，C16、C17、B18、C18、D17、D18、D16、E16、E17、E18、E15、F15、F14、G14、G18、F17、G15、G16、H13、H14、H16、H15、H17、H18、J18、J17、J15、J14、脚分别接 ETHPHY 以太网接口芯片 U22 的 45、39、40、41、50、51、46、47、55、52、71、44、75、76、61、56、68、66、85、79、65、67、57、62、JB 的 2 脚、60、72、80 脚，T17、T16、U18、P16、R16、R17、R18、P15、N17 脚分别接 JB 的 3、17、5、1、21、19、7、9、22、15 脚；U23B 的 V17、U16、R14、U15、V15、T14、R13脚分别接FLASH非易失性存储器Ull的44、43、42、31、41、32、30、29、脚，T12脚接RESET 非易失性存储器 U21 的 I 脚，T2、U1、T1、R2、R1、P4、M3、M4、15、13、14、12、11、K5、K4、K1、K2、E3、E4、F4、F5、G4、G3、H1、H2、Jl、J2 脚分别接 U19 的 A8、A9、C8、D7、C7、P9、M7、18、N7、R8、N8、C3、D3、N3、M3、A2、A1、R1、PU R2、N2、12、M2、D2、E2、B1、C2 脚，P2、P1、N2、M1、J6、H5、H6、J5、J4 脚分别接 U19 的 G7、E7、G3、E3、H2、Hl、L3、H3、G2 ；U23C 的 PlO 脚接 X2的 3 脚，B8、C6、G8、G9、B11、C13、G10、G11 脚均接 C77—C82 的 I 脚和 3.3V 电源，F16、H12、J12、K12、L12、N16 均接 5V 电源和 C83、C84 的 I 脚，C77 — C84 的 2 脚均接数字地，M10、M11、T13、U11、M8、M9、T6、U8、K7、L7、N3、F3、H7、J7 脚均接 3V 电源，B12、B7、G17、G2、M17、M2、U12、U7脚均接Cl 10—Cl 13的I脚和5V电源，Cl 10—Cl 13的2脚均接数字地，F12、F13、F6、F7、G13、G6、M13、M6、N12、N13、N6、N7 脚均接 C114—C117 的 I 脚和 2V 电源 C114—C117的 2 脚均接数字地，T15、R15、F14、D4、D15、B16 脚分别接 U21 的 3、8、7、6、17、5 脚 P5、U3、R4脚接JB的23、24脚，图像传感器电路中的插排Jl的23、24脚和数字地JB的1—22脚与Jl 的 1—22 脚连接，A1、A13、A18、A6、B17、B2、C10、C9、F1、F18、G12、G7、H10、H11、H8、H9、J11、T16、J3、J8、K11、K16、K3、K8、L10、L11、L8、L9、M12、M7、N1、N18、T10、T9、U17、U2、V1、V13、V18、V6脚均接数字地；X2的2脚接数字地，4脚接3V电源，C109的I脚接3V电源，2脚接数字地。
[0010] 存储器与网络接口电路2 (见附图3)，由FLASH非易性存储器U11、U21、电源U15、RAM动态随机存储器U19、U20、ETHPHY以太网接口芯片U22、RTC实时时钟U16、晶振X1、插排 J13、HR911130A 网络接口 J7、电池 BT1、瓷片电容 C14一C16、C63—C76、C86—C91、C100—104、Cl 18、排阻 PR8D、PR1B、PR7C、PR5D、PR6A、PR5B、PR8C、PR2D、PR3A、PR9B、PR4C 和电阻R1—R24、R27—R30 组成；U11 的 13、36 脚接数字地，19、37、12 脚接 C14、C15、C16 的 I 脚、U15的5脚、J7的11脚和3V电源，C14一C16的2脚均接数字地；U15的I脚接J13的I脚，2脚接数字地；J13的2脚接数字地；U16的I脚接Xl的2脚，2脚接Xl的I脚，4脚BTl的2脚和数字地，3脚接BTl的I脚，7脚接RlO的2脚，8脚接RlO的I脚、U21的18脚、C63—C74的I脚；C63—C74的2脚均接数字地；U21的19,20脚接C75的I脚和5V电源，11脚接C75 的 2 脚和数字地；U19 的 A7、F9、L7、R8、B2、B7、C9、D9、E1、L1、M9、N9、P2、P1 脚分别接U20 |^A7、F9、L7、R7、B2、B7、C9、D9、E1、L1、M9、N9、P2、P7T 和 C63—C74 的 I 脚，A3、F1、L3、R3、B3、B8、Cl、Dl、E9、L9、Ml、N1、P3、P8 脚均接数字地；U20 的 A3、F1、L3、R3、B3、B8、C1、E9、L9、M1、N1、P3、P8 脚均接数字地；U22 的 4、15、21、29、37、42、53、58、69、77、83、90 脚均接C862— C90的2脚和3V电源，C86 — C90的I脚均接数字地，101脚接5V电源，96脚接C91的2脚和5V电源，C91的I脚接数字地，11、19、25、35、48、63、73、92脚均接8V电源，98、100 分别接 R27、R28 的 2 脚接 8V 电源，103、105、111、117、123 脚均接 C104 — ClOO 的 I脚，C104—ClOO 的 2 脚均接数字地，108、109、114、115、120、121、126、127、102 脚分别接 R29、RH—R18的I脚，34脚接R19、R20的I脚，I脚接PR6D的4脚，7脚接PR8D的4脚，8脚接PRlB的2脚，9脚接PR7C的3脚，10脚接PR5D的4脚，13脚接PR6A的I脚，14脚接PR5B的2脚，17脚接PR8C的3脚，18脚接PR2D的4脚，95脚接PR3A的I脚，94脚接PR9B的2脚，89 脚接 PR4C 的 3 脚，88 脚接 R21、R22 的 I 脚，R29、R11—R17 的 2 脚均接 C105 — C108的I脚和5V电源，C105 — C108的2脚均接数字地，R18、R19的2脚和PR6D的5脚均接数字地，R20的2脚接5V电源，PR8D的5脚和PRlB的7脚接数字地，PR7C的6脚、PR5D的6脚和PR6A的8脚均接5V电源，PR5B的7脚、PR8C的6脚、PR2D的5脚和PR3A的8脚均接数字地，PR9B的7脚接数字地，PR4C的6脚和R21的2脚接5V电源，R22的2脚接数字地，32 脚接 R20 的 2 脚，R20 的 I 脚接数字地，5、12、16、20、22、26、30、36、38、49、54、59、64、70、74、78、82、91、93、97、99、104、106、107、110、113、116、118、119、122、124、125、128 脚均接数字地J7的I脚接Cl 18的I脚和5V电源，Cl 18的2脚接数字地，10脚接大地，12脚接R23的2脚，R23的I脚接U22的10脚，14脚接R24的2脚，R24的I脚接U22的7脚，13脚接数字地，15、16脚接大地。
[0011]图像传感器电路3 (见附图4)由IMAGE SESOR图像传感器U1、插排Jl、瓷片电容Cl—C13和电阻Rl-R6组成；U1的I脚接9、40脚，5V电源和模拟地，2—6脚分别接Jl的8、6、4、2、1脚，7、11脚均接模拟地，8脚接C3的I脚和5V电源，10脚接R2的I脚，C4的I脚，C4的2脚接模拟地，12脚接C5的I脚和5V电源，C5的2脚接模拟地，13脚接R2的2脚、C6的I脚，C6的2脚接模拟地，14、15、16、17脚分别接R6—R3的I脚和C10、C9、C7、C8的I脚，ClO—C7的2脚均接模拟地，19、20、21脚分别接Jl的3、5、7脚，22、24、25、26分别接5V、3V、3.3V、2V电源，23脚接模拟地，27接C13、Rl的I脚，C13的2脚接模拟地，Rl的2脚接5V电源，28— 32脚分别接Jl的9、11、13、15、17脚，33脚接C12的I脚和5V电源，C12的2脚接数字地，34脚接数字地，35脚接Cll的2脚和5V电源，Cll的I脚接模拟地，36脚接模拟地，37、38、43—47脚分别接Jl的19、21、22、20、18、16、14脚，39脚接C2的I脚和5V电源，C2的2脚接模拟地，41脚接Cl的2脚和5V电源，Cl的2脚接数字地，42脚接数字地，48脚接5V电源Jl的23、24脚接数字地。
[0012]电源电路4 (见附图5)，由电源U2 — U9、U12 — U14、U18、U24、电感L1、L2、L3、瓷片电容 C17 — C43、C48 — C51、C53 — C55、电解电容 C44一C47、C56 — C59、钽电容 F4 — F12 和电阻R7、R8、R9组成；U2的1、3脚接C17的I脚和8V电源，2脚接C17、C55、E5、C18的2脚，5脚接E5、C18的I脚和5V电源；U3的1、2脚接C19的12脚和8V电源，2脚接C19、C21、E4、C20的2脚和模拟地，4脚接C21的I脚，5脚接E4、C20的I脚和5V电源；U4的1、3脚接C24的I脚和8V电源，2脚接C24、C25、E7、C26的2脚，5脚接E7、C26的I脚和3.3V电源；U5的1、3脚接C27的I脚，2脚接C27、C28、E8、C29的2脚，5脚接E8、C29的I脚和8V电源；U6的1、3脚接C30的I脚和8V电源，2脚接C30、C31、E9、C32的2脚，4脚接C31的
I脚，5脚接E9、C32的I脚和2V电源；U7的3脚接C22的I脚和5V电源，I脚接R8的2脚和R7的I脚，2脚接R8、E6、C23的I脚和8V电源，C22、R7、E6、C23的2脚接数字地；U8的1、3脚接C33的I脚和8V电源，C33的2脚接模拟地，2脚接模拟地，4脚接C34的I脚，C34的2脚接模拟地，5脚接E10、C35的I脚和3V电源，E10、C35的2脚接LI的I脚和模拟地；U9的1、3脚接C36的I脚和8V电源，C36的2脚接LI的2脚和模拟地，2脚接模拟地，4脚接C37的I脚，C37的2脚接数字地，5脚接Ell、C38的I脚和5V电源，E1UC38的2脚接数字地；U10的1、3脚接C39的I脚，2脚接C39、C40、E12、C41的2脚，4脚接C40的I脚，5脚接E12、C41的I脚和5V电源；U12的I脚接数字地，2脚接U13的2脚、C47、C46、C45正级和43的I脚及8V电源，3脚接U13的3脚、C42的I脚、C44正级和5V电源;U13的I脚接 C42、C43 的 2 脚、C45 的负级，C46、C47 的负级接数字地；U14 的 6、14、26、27、40、20、31、36,37脚均接5V电源；35脚接R9的2脚，R9的I脚接数字地，10、34、41脚接数字地，11脚接C51的I脚，C51的2脚接数字地，7脚接C50的I脚，C50的2脚接数字地，19脚接L3的I脚，23脚接L3的2脚、C49的I脚和2V电源，38脚接C48的2脚和数字地，39脚接L2的I脚，5脚接L2的2脚、C48的I脚和3V电源;U18的I脚接C53、C54的2脚、C57的负级，
2脚接C57、C58、C59正级、C54的I脚、U24的2脚和5V电源，C59、C58的负级接数字地；U24的I脚接数字地，3脚接U18的3脚。
[0013]该控制系统的摄像机，用户无需使用额外的处理，识别，存储，传输的设备，为用户提供完全一体化的高速解决方案。应用极为广泛，它适用于交通、电信、海关、金融、纺织、机械制造、科研、体育等多种行业。是用户首选的一种先进摄像机。
【权利要求】
1.一种单芯片高清晰度数字式图像采集与自动控制系统，包括存储器与网络接口电路(2)、图像传感器电路(3)和电源电路(4);其特征是在系统中设置了主控芯片电路(1)，主控芯片电路(I)由CTRL CHIP主控芯片U23A、U23B、U23C、有源晶振X2和瓷片电容C77—C84、C109—C117 组成；U23A 的 D9、E7、All、B13、A12、A15、B15、C14、C15、A14、B14、D14、D13、E13、E12、C12、D12、B10脚分别按存储器与网络接口电路(2)中的RAM动态随机存储器U20 的 G8、G9、D8、B9、C8、A9、D7、B1、Al、A9、A8、A2、C3、C2、D2、D3、E2、E8 脚，B3、D6、A3、C4、C5、D5、A4、D10、A16、A17、E11、C11、D11 脚分别接 U20 的 M8、M2、N8、E8、N2、N3、L8、N7、E7、G7、E3、G2、G1 脚，C16、C17、B18、C18、D17、D18、D16、E16、E17、E18、E15、F15、F14、G14、G18、F17、G15、G16、H13、H14、H16、H15、H17、H18、J18、J17、J15、J14、脚分别接 ETHPHY 以太网接 口芯片 U22 的 45、39、40、41、50、51、46、47、55、52、71、44、75、76、61、56、68、66、85、79、.65、67、57、62、JB 的 2 脚、60、72、80 脚，T17、T16、U18、P16、R16、R17、R18、P15、N17 脚分别接 JB 的 3、17、5、1、21、19、7、9、22、15 脚；U23B 的 V17、U16、R14、U15、V15、T14、R13 脚分别接FLASH非易失性存储器Ull的44、43、42、31、41、32、30、29、脚，T12脚接RESET非易失性存储器 U21 的 I 脚，T2、U1、T1、R2、R1、P4、M3、M4、15、13、14、12、11、K5、K4、K1、K2、E3、E4、F4、F5、G4、G3、H1、H2、Jl、J2 脚分别接 U19 的 A8、A9、C8、D7、C7、P9、M7、18、N7、R8、N8、C3、D3、N3、M3、A2、A1、R1、P1、R2、N2、12、M2、D2、E2、B1、C2 脚，P2、P1、N2、Ml、J6、H5、H6、J5、J4 脚分别接 U19 的 G7、E7、G3、E3、H2、H1、L3、H3、G2 ；U23C 的 PlO 脚接 X2 的 3 脚，B8、C6、G8、G9、B11、C13、G10、G11 脚均接 C77—C82 的 I 脚和 3.3V 电源，F16、H12、J12、K12、L12、N16均接5V电源和C83、C84的I脚，C77—C84的2脚均接数字地，M10、M11、T13、U11、M8、M9、T6、U8、K7、L7、N3、F3、H7、J7 脚均接 3V 电源，B12、B7、G17、G2、M17、M2、U12、U7 脚均接C110—C113 的 I 脚和 5V 电源，C110—C113 的 2 脚均接数字地，F12、F13、F6、F7、G13、G6、M13、M6、N12、N13、N6、N7 脚均接 Cl 14—Cl 17 的 I 脚和 2V 电源 Cl 14—Cl 17 的 2 脚均接数字地，T15、R15、F14、D4、D15、B16 脚分别接 U21 的 3、8、7、6、17、5 脚 P5、U3、R4 脚接 JB 的.23,24脚，图像传感器电路中的插排Jl的23、24脚和数字地JB的1—22脚与Jl的1—22脚连接，A1、A13、A18、A6、B17、B2、C10、C9、F1、F18、G12、G7、H10、H11、H8、H9、J11、T16、J3、J8、K11、K16、K3、K8、L10、L11、L8、L9、M12、M7、N1、N18、T10、T9、U17、U2、V1、V13、V18、V6脚均接数字地；X2的2脚接数字地，4脚接3V电源，C109的I脚接3V电源，2脚接数字地。
【文档编号】H04N5/232GK104410777SQ201410363878
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】王超, 孙宏茂 申请人:大连戴姆科技有限公司