2 Разработка

2.1 Разработка схемы электрической структурной

Составим схему электрическую структурную. В соответсвии с техническим заданием, наша схема должна состоять:

МК - управляющий микроконтроллер. В данном случае LM3S9C97 производства Texas Instruments.

УС - устройство считывания, камера для считывания радужной оболочки глаза.

АИ - Адаптеры хост-интерфейсов. У нас имеется три хост-интерфейса - это Ethernet,USB и RS-485.

УПУ - адаптер устройства преграждающего управляемого. Представляет собой логический компонент, так как фактически представляет собой обвязку портов микроконтроллеров, предназначенных для управления УПУ.

ИУ - индикаторные устройства, набор светодиодов, для индикации режимов работы системы.

СП - система питания.

Структурная схема устройства представлена в приложении Б.

2.2 Анализ и выбор элементной базы

В этом разделе будут рассмотрены варианты выбора элементной базы.

2.2.1 Выбор считывателя

Так или иначе, но без возможности осуществления операций с видеокамерой наше устройство не сможет осуществлять свои основные функции. Поэтому далее мы рассмотрим варианты считывателей(камер).

В современных цифровых камерах применяется два типа матриц: CCD матрица (Charged Coupled Device), по другому называют еще камеры с ccd сенсором и CMOS матрица (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - камеры с cmos сенсером.

Камеры на основе технологии CMOS потребляют меньше энергии (почти в 100 раз по сравнению с CCD камерами). CMOS камеры проще в производстве, следовательно и стоят дешевле в сравнении с камерами со CCD матрицей. Еще одно достоинство технологии CMOS - это интеграция различных процессов в одном чипе, что ведет к миниатюризации устройств.

К недостаткам CMOS камер можно отнести низкий коэффициент заполнения пикселов, что снижает их чувствительность. Поэтому у камер на основе CMOS матриц чаще возникают трудности с подавлением помех и увеличением чувствительности, то есть с качеством получаемого изображения.

Ключевое различие между CCD камерой и CMOS камерой состоит в том, что CCD матрица (сенсор) преобразует заряды пикселей в аналоговый сигнал, а CMOS матрица в цифровую информацию.

Если раньше все видеокамеры использовали CCD-технологию, то на сегодняшний день основным направлением развития индустрии видеокамер становятся CMOS матрицы, которые дешевле и проще в производстве.

Исходя из этих соображений, в качестве камеры для разрабатываемого устройства будем рассматривать только CMOS камеры.

V GA CMOS Camera Cube Module 25-pin

Рисунок 2.2.1.1 - VGA CMOS Camera Cube Module 25-pin

Характеристики:

Данные назначение Image Sensor

Image Size 640x480 Pixels

Colour Sensing Colour

Pin Count 25

Minimum Operating Supply Voltage 2.6V

Maximum Operating Supply Voltage 3V

максимальная рабочая температура 70°C

Minimum Operating Temperature -20°C

ITC-M-328

Представляет собой модуль VGA камеры цветного изображения, поддерживающий сжатие изображения в формате JPEG. Данный модуль предназначен для дальнейшей интеграции в различные мобильные устройства. По команде управляющего устройства камера производит захват изображения для того, чтобы получить высококачественную картинку. Затем изображение сжимается в JPEG формат и передается на устройство управления. В настоящее время эта камера поставляется в шести модификациях, отличающихся типом применяемых объективов.

Разрешение камеры VGA/CIF/SIF/QCIF 160×128 и 80×64

Напряжение питания, В 3,3

Потребляемый ток, мА 60

Режим пониженного энергопотребления да

Передача данных до 115.2 Кбит/сек (RS-232)

Габаритные размеры, мм 20 x 28

A lps

Рисунок 2.2.1.2 - Alps

Фирма Alps предлагает серию FPDJ8 1/10-дюймовых (1,8 мм) модулей VGA-камер для использования в мобильных телефонах, наладонных игровых консолях и т.п. Они имеют корпус размером 5,0мм x 5,0мм x 2,2мм (Ш x Г x В) и показатель диафрагмы 2,8. При двух линзах и датчике изображения размером 1/10 дюйма модули достигают VGA (Video Graphic Array) разрешения до 640 x 480 точек изображения. Диапазон фокусировки от 20 см до бесконечности. Другими техническими параметрами являются искажение изображения менее одного процента и угол обзора по горизонтали 54,2 градуса, по вертикали 42,0 градуса и по диагонали 65,4 градуса. Камеры способны представлять при VGA-разрешении 30 кадров в секунду.

Учитывая такие факторы как стоимость камеры, простота в использовании, наличие в свободной продаже мы остановим свой выбор на модуле VGA камеры ITC-M-328.