基于fpga的自動(dòng)調(diào)焦電路設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文

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1、哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文基于FPGA的自動(dòng)調(diào)焦電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘　　要隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及現(xiàn)代光學(xué)儀器設(shè)備在智能化、簡(jiǎn)便化方面的突破，令數(shù)字光學(xué)設(shè)備迅速普及。數(shù)字信號(hào)處理理論的成熟與發(fā)展使得基于數(shù)字信號(hào)處理方式的自動(dòng)調(diào)焦成為可能。本設(shè)計(jì)使用FPGA作為數(shù)字信號(hào)處理與系統(tǒng)控制的核心器件。將由攝像頭輸入的模擬電視信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視信號(hào)；經(jīng)過(guò)FPGA處理后再將其轉(zhuǎn)換為模擬電視信號(hào)輸出，并由電視機(jī)顯示；同時(shí)FPGA控制電機(jī)的進(jìn)退實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。系統(tǒng)硬件部分以FPGA為核心，搭載輸入視頻處理器SAA7111AHZ與數(shù)字視頻編碼器SAA7120以及RAM等其他附屬電路。系統(tǒng)軟件部分使用I

2、2C總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入視頻處理器和數(shù)字視頻編碼器的初始化，實(shí)現(xiàn)PAL制式模擬電視信號(hào)-YUV數(shù)字電視信號(hào)-PAL制式模擬電視信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并使用電視機(jī)將其輸出。根據(jù)復(fù)合視頻圖像信號(hào)的相關(guān)原理，對(duì)輸入視頻的中心區(qū)域進(jìn)行灰度熵值的運(yùn)算，并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向以閾值法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。在本設(shè)計(jì)中，完成了相關(guān)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)調(diào)試后，能夠?qū)崿F(xiàn)較好效果的自動(dòng)調(diào)焦。關(guān)鍵詞：FPGA；灰度熵；輸入視頻處理器；數(shù)字視頻編碼器ABSTRACTThedigtalopticalequipmentsbecomepopular,withthedevelopmentofvery-large-scaleintegrate

3、dcircuitsandthemajorbreakthroughofthemodernopticalequipmentsinintelligentizatingandfacilitatingprocess.Theautomaticfocusingwhichbasedondigitalsignalprocessingcanberealized.Inthisdesgin,FPGAisthekeycomponentofdigitalsignalprocessingandsystemcontrol.Firstly,ananalogTVsignalcapturedbythecameraistra

4、nsformedtoadigitalTVsignal;andthenthedigtalTVsignalisprocessedbyFPGAandfinallyitistransformedtoananalogTVsignaloutput;atthesametime,theautomaticfocusingisrealizedbythemotorcontroledbyFPGA.Inthehardwarepartofthesystem,FPGAisusedasthekeycomponent,withaccessorycircuitsuchasvideoinputprocessor,digit

5、alvideoencoderandsoon.Inthesoftwarepart,thevideoinputprocessoranddigitalvideoencoderisinitializedthroghtheI2CbusinordertorealizetheinterconversionofPALstandardanalogTVsignalsandYUVdigitalTVsignals,whicharetheoutputofmonitor.Accordingtothetheoryofcompositevideosignal,thesystemselectsthecenterpart

6、oftheinputvideoandcalculatesitsgrayregionentropy,thencontrolthemotorrotationtorealizeautomaticfocusingusingthethresholdingmethod.Inthisdesign,therelevantsoftwareandhardwarearecompleted,andcanbringautomaticfocusingintoeffectwellaftertesting.Keywords:FPGA;Grayentropy;VideoInputProcessor;DigitalVid

7、eoEncoder目　　錄第1章緒論11.1課題背景和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1概述21.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀31.2.3國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀41.3主要研究?jī)?nèi)容5第2章自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)相關(guān)理論62.1復(fù)合視頻圖像信號(hào)62.1.1電視掃描原理62.1.2復(fù)合視頻圖像信號(hào)的組成62.1.3復(fù)合視頻圖像信號(hào)主要制式82.2I2C總線(xiàn)92.2.1概述92.2.2I2C總線(xiàn)的主要特點(diǎn)102.2.3I2C總線(xiàn)的工作狀態(tài)及時(shí)序112.3自動(dòng)調(diào)焦的幾種主要方法