万方数据基于单片机的热像图自动采集系统设计张国亮，孙正鼐ThermalImage’SSystemAutomaticCollectionDesignBasedSingle-ChipComputerthermal引言系统总体结构与工作原理2系统硬件设计(哈尔滨工业大学(威海)信息科学与工程学院，山东威海264209)热像仪作为一种红外成像仪器，除具有红外测温仪的优点(如非接触、快速、能对运动目标和微小目标测温等)外，还具有直观地显示物体表面的温度场，温度分辨率高，还可进行数据存储和计算机处理等优点，因此在油罐测温L1]，设备检测[21等多方面得到应用。但普通热像仪的拍摄、删除等基本功能都需要人工操作，并且与计算机之间进行图像传输也需要人工干预，不便于进行远程监控，自动化程度较低。实现普通热像仪的自动控制，将热像仪由手动改为自动显得尤为重要。热像仪自动控制主要包括目标的自动定位，图像的自动存储，图像的自动删除等。使用单片机控制云台转动，即控制热像仪镜头指向，节约了人力资源，特别是对不同视场中的多个目标需要进行不同时间段上的测量带来极大便利[31]。系统总体结构如图l所示。采用PIH301型二维云台，AT89S51微控制器，Fluke公司的Ti20热像仪。二维云台与热像仪的自动控制系统硬件电路主要由继电器开关组合电路，光电耦合电路，AT89$51单片机及其外围电路几部分组成。系统以云台触点开关为输入部分，单片机通过驱动放大单元、光耦线路、继电器控制二维云台电机，从而实现云台的转中华测控网动。单片机还可以控制热像仪的IO口，实现热像仪图像的自动拍摄，图像的自动存储，图像的自动删除等功能。对付电磁干扰可采用光电隔离，光电隔离的目的是割断两个电路的电联系，使之相互独立，从而割断噪声从一个电路进入另一个电路的通路。常用的光电隔离器件是光电耦合器[5]。光电耦合是割断驱动电路与单片机之间的联系，避免一旦驱动电路发生故障造成功率放大器中的高电平信号进入单片机而烧毁器件。为此，单片机接口与输出部分之间加一级光电隔离电路，从而提高系统的抗干扰性、安全性和可靠性。2．1．1输入信号的实现图2光电耦合器的接口电路，图中光电耦合器TLP521—4作为开关用在单片机的输入电路中。TLP521-4发光管的工作电流要在lOmA时，具有较高的转换速率。在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K，太小容易损坏光耦。7407为集电极开路输出的六组同相驱动器，其电源额定电压为5V。图3使用驱动器7407作为光电耦合器TLP521—4文章编号：1671—459812009)10—2094—04中圈分类号：TP274摘要：为了克服Fluke公司的Ti20红外热像仪手动拍照的缺点，设汁了二维云台和红外热像仪结合的红外热像图的自动采集系统；在硬件设计中采用89S51单片机作为控制核心，采用触点开关输入，加入光电耦合器TLP521，继电器输出；在软件设计中，使用汇编语青编写r|：位机主控程序；在控制程序中还增加r运转保护、抗十扰和外部中断功能，保证了系统工作质量的稳定与可靠；应用结果表明，系统运行稳定町靠，实现了热像图的自动采集。关键词：系统设计；图像自动采集；热像仅；单片机onZhangGuoliang，SunZhengnaiTechnology，WeihainalOl收稿日期：2009一03一09；修回日期：2009—04—05。作者简介：张国亮(1986一)，男，山东聊城人，工学硕士，主要从事自动化仪表，测控传感技术领域研究。孙正鼐(1965一)，男．山东高密人，工学博士，副教授，主要从事传感技术、测控技术、机电一体化等领域的研究。chinamca．com图1系统整体逻辑框图2．1光电耦合电路设计2．1．2输出信号的实现文献标识码：A(DepartmentofInformationScienceandEngineering，HarbinInstitute264209，China)overcomedisadvantagesimagerwhichtakemanually，automaticcollectionsystemimagebasedtWO—dimensionalpan-tilt-zoomdesigned．Inhardwaredesign，thecomputertheinput，electro-opticalcouplersoftwarePCmainprepared，protection，anti-interferenceadded．Operationquality，stabilityreliabilityshowthatstablereliable，andautomaticwords：systemdesign；automaticacquisition；therm