采用视频方式的点坐标测量方法

服这个缺点，可采用直流耦合放大，但由于一般的直流耦合放大容易产生温漂，致使黑电平难以稳定。常用的办法是采用钳位电路，将复合同步脉冲延迟至行消隐信号后肩，从而把亮度信号的消隐电平钳位于给定的直流电平上。LM1881的5脚输出的信号即为所需要的钳位脉冲。这部分电路见图5.AN5612的7脚输出R基色信号，作为比较器LM361的一路输入。

    2.3 比较器

比较器选用LM371，最高速度达到20ns，AN5612的7脚输出的R基色信号作为LM361的一路输入信号input1；另一路输入input2为参考，通过试验，其值取为3.1V。LM361有两路互补的TTL电平输出output1和output2，它们与输入之间的关系可以表示如下：

LM361的两路输出分别送入CPLD（复杂的可编程逻辑器件）。

2.4 数字逻辑电路

该方案的数字电路部分主要由CPLD构成，实现行计数和场计数功能。CPLD选用ALTERA公司MAX7000S系列的EPM7128S，支持在系统可编程（In System Programming）。ISP技术及其器件是20世纪90年代迅速发展起来的一种新技术与新器件。它使设计者能在产品设计、制造过程中对产品中的器件、电路板乃至整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组。采用这种器件开发的数字系统，升级与改进是极其方便的。

2.4.1 行计数

行计数的功能框图可参见图2，图6是实现行计数的波形示意图。复合同步信号延迟10.5μs后至行消隐电平后肩。延迟至消隐电平的后肩是为了避免计数器在行逆程期间计数，减小误差。行同步脉宽为4.7μs，而行消隐电平有5.8μμs的后肩，故延迟时间定为10.5μs。在行消隐电平后肩时刻，三输入与非门开始输出15MHz的计数脉冲，行计数器开始计数。当有光脉冲去到时（即LM361的9脚输出低电平），RS触发器的输出Q跳变为“0”，故三输入与门输出“0”，计数停止计数；同时光脉冲触发锁存器，存储计数器中的数值，至此就获得了光点的行坐标。下一行同步脉冲到来时，会将计数器清零，开始新一行的点坐标测量。

图5 AN5612连接电路

我国电视规定一行的周期为64μs。除去行消隐脉冲，这样在15MHz的计数脉冲下，一行最多可计算的点数为（64-12）×15=780。也可以根据对精度要求的不同，选用不同的时钟。

2.4.2 场计数

场计数实现的思想类似于行计数，只不过将复合同步信号替代为场同步信号；而场计数脉冲为复合同步脉冲，而不是15MHz脉冲信号。同样，为了避免场计数器在场逆程期间计数，将场同步脉冲宽度延迟到1600μs。光信号到来时，计数器停止计数，并将数值入场锁存器。下一场同步脉冲到来时，将计数器清零，开始新一场的点坐标测量。

由于摄像头采用隔行扫描方式，两场构成一帧画面，奇数场扫奇数行，偶数场扫偶数行，所以此时得到的场坐标与实际值之间有较大误差。为了提高精度，需要确定当前扫描的是奇数场还是偶数场。假设场计数器中的值为n，那么若LM1881的7脚输出0，表明当前扫描的是偶数场，光点实际应在第2n行；若7脚输出1，表明扫描的是奇数场，光点实际应在第2n-1行。

图6 行计数器工作波形示意图

根据以上所述的行、场计数逻辑关系，可以用硬件描述语言（HDL）设计数字电路。在综合、仿真后，通过下载线将程序写入CPLD中，通过JTAG口可以方便地调试程序。

2.4.3 误差校正

由于光在空气中是发散的，所以实际上摄像头拍摄到的不是光点，而是光斑。在本方案

《采用视频方式的点坐标测量方法(第2页)》