UNIUERSIDAD AUTONOFIR METROPOLITRNA 1 1

IZTAPALAPA 'c 311

. "'r- , ' . I 1 1

I

;> i

. f ,"

El poder adicionar vision a una PC es verdaderamente una

implementaci&n relevante ya que Las aplicadonea que, a est& se le

wian serian innumerables, por ejemplo:

Fotografia electr6nica, se@-~richd de sistemas, insepecci6n

autodtica, reconocimiento de patrones, pubiicidad, etc ....

E n t o m s de

que .se encarsue

proveniente de c w

el intares de implmmentar UM tarjeta

digitdzar la se- anal6gica de video

dera de los aparatos modernos que puedan

provecer esta, tales como videoc&maras, videocrabadoras, escaners,

etc ... Para que una vez procesada esta s e w , se comunique por el

puerto serial a una , PC la cual mediante un programa de

viaunlizaci6n p e a desplegarse en pantalla la i-en procesada.

1

.

Por o t r o Lado las normas establecidas por la NTSC <National I

Systems Comitee) son Lsrs predominantes en USA, MBxico, y gran

p a r t e de L a t i n o d r i a a . Entonces, este sera el estandar requerido

p a r a n w s t r a e n t r a d a de video en B/N y Color. I 4

Se conmidera UM Fosolucion de 256 x 256 pixeles con

diferentos niveles de gris.

las i w n e s se*& cap+ur& aproximadamente en tiempo real

a una frecuancia de 60 por sag& I

Con respecto a la s e W de video de entrada. Esta s e w

cumplir4 con el estandcrd NTSC como ya antes se M i a mencionado y

por lo tanto se tiene qum un cuadro es compuesto por dos campos:

e1 de lineas impares y el de lineas pares.

Una i-en es una ordeneoi6n de varias areas peque9ias oscuras

y luminosas. Cada area de l u z 6 sombra es un e¿emen& 6

&td& de i m e n .

2

1 I

I

! Existen varios materiales que cambian s u carga elBctrica I

e s t o es, generan un voltaje cuando son estimulados por luz.

Tambien e#&n materiales que emibn electrones cuando se

I

I

I I

I

exponen a la l u z por eJemplo el selenio.

La imagen es enfocada hacia un material fotosensible 6 I

fotoconductor. Entoces un cPIIon de electrones envia un haz

electr6nico mbre la escena, llnea por linea. A cada linea se le

conoce tambien con el nombre de &&us Cuando e l haz de electrones

choca con la placa, por eJemplo e n la fotosensible, se emiten

electrones secundarios que dependen de la cantidad positiva

que tenga la placa en cada punto. A l ser enfocada la imagen e n la

p a n u , esta se carca e n forma positiva B intensa en la zona de

color blanco y en las zonas de color oscuro su carga es menor.

Efectivamente los niveles intermedios de coloraci6n corresponderAn

respectivamente a variac~ones e n ha carga.

Entonces, los e h t r o n e s de regreso tendran variaciones en su

n t h e r o segun Las zonas que v a barriendo el haz. Los electrones

secudarios regresan al polo pomltivo de la fuente de allmentaci6n

a t r a v e s de un resistor. La corriente variable de electrones que

pasa por el resistor produce por t a n t o un voltaje en el mismo,

3

I I I

que depende directamente en cada Im#tante, del numero de ! I

electrones secundarlos presentes. Para el caso de los materiales

fotoconductores, el sistema aunqus difiere, arroja el mismo

resultado que es, variadones de voltaje.

S i estos detalles son transmitidos y reproducidos con

el mismo grado de luz que el original y con la ordenaci6n co-

rrecta, ontonces se podria reproducir la l m e n . Para pasar

Las semes electricas a ima6enes se utiliza, por lo general un

tubo de rayos catodiuos <TRC> que es el que se encarga de

convertir los Impulsos electrlcos en luz. En el TRC . u n c&6n de

electrones dlspawa un haz hacia una pantalla que esta recubierta

con un material que emlte l u z cuando Ins ide en el ' h a z . de

electrones. Aqul es cuando la s e w de video se utiliza para

,

controlar el numero de electrones en el haz y por tanto la

cantidad de l u z reproducida en la pant&.

A l metodo de trazado de llneas, tanto en el generador de

video como en el receptor se le denomina 4 w d . d ~ enhdapde.

El barrido de cada linea se reallza de Izquierda a derecha y

de a r r i b a hacia abajo con respect lvos ret razos de derecha a

Izquierda. Se tienen, segun la NTSC 262.5 lineas impares y 256

llneas paree. El haz comienza a b a r r e r prlnrero la lima 1 <primera

Impar) que empieza exactamente ala mitad de la 1ory;ltud de la

4

I I

1

I

I pantalla de i-en terminando esta retrocede para empezar ahora si

a barrer desde e l principio y por completo la 1onC;itUd de la 1 unea 3 <segunda impar). u es pues de la atima unea impar e l haz 1 es d ip igido hacia la esquina superior izquierda de la pantalla de ~

imagen y aqui comien%%a con el barrido de las lineas pares. 1

I A h o r a bien para el mejor manejo de los tdrminos se define al 1

I

l

,

conjunto de lineas pares como c ~ n y ~ d pa^ y respectivamente

c a ~ l l ~ ~ d irrymn. al de las lineam impares.

Cuando se c o m b i n a n ambos campos tenemos un cuau5w : Entonces

existan 521s line- por cuadro. Para lopar e l e f e c t o de TCB

Fcvyladas, se realiza e l barrido a una frecuencia tal que e l ojo

humano no note esta parpadeo, paru lwrar e s t o se t r a z a n cada

segundo 60 campos que significan 30 cugdpos por segundo. E s t o es ~

dibido a que el ojo humano no pursde detectar 60 pulsaciones por

segundo. Haciendo cuentas se tienen que trazar 15,750 lineas

Observemos lo que es e n general e n una se Riai de video, una

linea de barrido.

5

1

rr PORT ECO ANTER IUR

PULSO DE S I N C R O N I A H U R I Z O N T A L

4 L

'T' 4-"-INFORt lACION DE UIDEO- I PEDESTAL DE BORRADO HORIZONTCIL

4 + U N A LINEA

Como parte que es de la s e w de video, el nivel de tensi6n 1

de borrado corresponde al r*iuet de nk@8 en la irna6en.

El e¿d de &-de h i p n. 4a¿ se utiliza para cerrar el ,

haz durante el tiempo que se retraea del lado derecho al izquierdo I

de la ima#pn, que es aproxinradamen+e el 16% del tiempo de cada

linea horizontal. Considerando que cada linea tarda 63.5 As.

incluyendo los tiempos de trazo y retrazo. Entonces el tiempo de

retrazo o retorno sera de 10.2 As.

El flutoe de ahmm-da se encuentra sobre el pedestal de

borrado y este es la sew que indica al receptor que se +be de

iniciar une nueva linea. Se nota que despues de este pulso se

encuentra un pub ~ & & & U J L en el pedestal de borrado, B

inmediatamente despUes comienza la s e w que contiene la

informaci6n de la lfnea de i q e n siendo esta la que hace variar

el numero de electrones del haz de acuerdo con las variaci6nes

de tension contenidas en esta parte de la seplal de video.

Ahora para indicar el inicio de un nuevo campo, se tiene un

ped+daA de ba?ruada u- con s u respectiva pulsaci6n de

sincronia vertical a la sew compuesta. Lo6icamente se necesita

6

mas tiempo para que el haz sea dirigido de la p a r t e inferior a la

superior de la pantalla de i w e n . El tiempo t o t a l por campo es t

1/60 sec;. incluyendo el retorno descendente y ascendente. Como el . I I

tiempo de borrado v e r t i c a l es aproximadamente el 8% del de cada 1 I

campo, entonces este tiempo sera 0.0013seg. Para que esto suceda 1 I

se le &%aden pulsaciones de sincronía horizontal sobre el pedestal I

1

de borrado vertical. Emto es porque, durante e1 periodo de i I

borrado vertical, se s b u e n produciendo lineas horizontales que no

se pueden observar ya que e l cinescopio queda cortado por el

e f e c t o del pedestal de borrado vertical.

Se obseva que la pulsacion de sincronía vertical est&

ranurada esto es necesario para sincronizar <valga la redundancia>

con la sincrorda horizontal durante el periodo de retrazado. E l

periodo de borrado v e r t i c a l comleflza con un g r u p o de 6 impulsos

igualadores que e s t h espaciados a intervalos de media

linea. E-uida si6t.m el impulso de sincronismo vertical almenado

que es malmente quien produce el retroceso vertical en los

circuitos de . exploraci6n. L a s hendiduras se 'producen a intervalos

de medía linea. Por tanto este periodo de sincronismo vertical

completo tiene una &hura de tres l i n e a s . Despues del impulso de

sincronismo verti& viene otro p u p 0 6 impulsos igualadores y por

Utimo un t r e n de impubos horizontales que sirven para mantener

la sincronia horizontal hasta el comienzo del campo siguiente.

7

?EDXLTAL DX

JOXXADO IHA6IN 16UILADOXIS S1NCXOMIJHO IOUILIbOXXS

xntuasos XHWLSOS I H W L S O S

HOXIZ. VIXTZCAL ""

XHlULSOS SINCXDNISlfO HOXXi3;ONTAL

n

"I

n

"-

I I

I l l I I I I

I

I I I I

I I I I l l I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I l l l " " I

? I D S 2 1 1 1 D I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I 1 1 1 1 I

I I I I I 4 SOXXIDO VIXTXCAL b

m------ Y I V I L D I JLINCO

L ?OlTADOXA NULA

H I t -+I H t

1 I I I

I I

I I l l I I l l

I I l l I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I ""I

I I I I I I I I I I I I I I I I I

I I

I l l I I I I

1 1 1 1 1 I I I I I 1 1 1 1 1 I I I I I I I I I I I I I I I

I

I I I I

I I 1 I l l I

I I I I I I I I I I

I I I I I I I I I I I I I I I ""_

t 3 H +

8

w- I .

íldi.c&a de

EXPLICACION ESQUEMATICA: Como b ~ 8 muestra en el diagrama, la

entrada de s e w de video es entretada a un amplificador I diferencial de video en el cual se amplifica la s e w y a la v e z

se disminuye el ruido. I I I

La &da del amplificador es conectada a el separador de 4

I I

i sincronia LMl881 y a un bloque de restauraci6n de DC de video.

El LMl881 esta disef'Sado para mostrar la sincronizaci6n de una

fuente de video compuesta, que cumpla con el estandard N.T.S.C.

para set" de video compursta de 0.SVp-p a 2Vp-p . Se encarga de

separar la conrposici6n sincr6nica vertical, detecci6n de los

campos pares B impares, y el b u r t s de entrada/informaci6n del

tiempo del nivel de negro.

La s e w de los campos paresAmpares es útilizada para

detectar y en este caso capturar el campo par, ya que este tiene

s u primer linea de video completa.

La sepLal del tiempo del nivel de negro se usa para que el

amplificador LF398 muestree la safhl de video con referencia al

nivel de negro. =te nivel es obtenido despues de el amplificador

de video pma fijar el nivel de referencia a tierra p a r a . la

9

I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I

ENTRADA ! I I I I

'S IDEO DE

COMPUESTA

I I I

I I I I I I

S A L I D A S I M C R O N I A I I 'SERTICAL , I I

I I I

I I I I

I 1 I

1

SALIDA PAR,' I M P A R

subsecuente digitalizacibn. Esta s e w tiene una amplitud de 3.3V.

para el nivel de blanco, que exactamente lo que requiere el

convertidor anaMCico/digital MC.10319 tipo flash de Motorola que

es de 8 b i t s de r e S O l ~ ~ i 6 n , adema8 de ser totalmente compatible

con TTL , sus salidas de 3 estados permiten su interconexihn

directa a un bus que en e s b caso es el del banco de memorias. L a

velocidad de m u e s t r e 0 es de 2!!SMhz. Debe mer este tipo de converti-

dor ya que debido a el rate de cuadro se necesita digitalizar

6 b i t s de informecibn en 2OOns. Entonces un convertidor A/D Flash

convierte a 2 nmil comparaciones, con m 6 en este caso, entoces

una conversibn podra realizarte e n un ciclo de r e l o j

El nivel bajo del r e l o j inicia la convercibn y en la

transfsrencia al nivel alto del reloj, el dato es capturado en la

memoria.

CAPTURA DE LA IFUBEN: pFin\aro hay que resetear los contadores

de pixel y los. eontadores de linea C74L5193) para escribir

en la masa alta direcci6n. Despu&s de &o la t-jeta esta

lista para capturar una insa(;en.

10

I t I

M U B B T R A

I

I I /

1 I I I I

-1 I

La habiHtaci6n de La seKal del reloj habilita tambien al

contador de pixeles. En este punto el A/D es habilitado y las

memorias de captura son deshabilitadas. Cuando un alto de el reloj

I

de pixeles es prezsentado en el A d , una conversi6n es completada. 1

Entoces cuando el reloj de pixeles esta en bajo, el dato es , transferido a el bufer de salida del A/D y presentado a la memoria

de captura.

Cuando el reloj de pixeles esta otra vez en alto, el dato

esta en el b u s local dentro de lae memorias de captura y

simult&nemnte se estar& listo para otra conversi6n. I

i Este ciclo se repite hasta que se tienen 256 muestras hechas. I

Cuando la salida del atetundo contador de pixeles esta en bajo y

esta s m M resetea el flip-flop tipoD <CMOS> 74HC74 , el cual

causa que Le compuerrta -1 oscilador se pare. El circuito

permanece deshabilitado U t a que la s e w de referencia de

nivel de neem < en el punto mas alto de la prbxima linea

horizontal scaneada 3 este en bajo y entonces el alto permite que

la compuerta d e l oscilador continue.

11

I

I ' I ..I-¡. *:is Di I RESTAURADOR iUENTE

VIDEO VIDIO PC DE VIDIO

Y

CONTROL

I

Un continuo bajo p-era #ser prementado a el reset de la

entrada d e l 74HC74 . E d o causaria continuos resets y el sistema se

sanaria despu6s de que una linea de video haya sido capturada.

El diodo previene que el voltage en el pin 10 de este flip flop

exeda Vcc 0.7. Cuando el pr6xím0 pulso de referencia de nivel de

negro es encontrado, el ciclo de captura de linea es repetido. El I

ciclo es repetido hasta que se completan 256 lineas.

Para el control de esta terjeta se necesita de un sistema de

control. Un sistema "minim0 8031" es todo un pequeflo sistema, el I I

cual ofrece un enorme panorama hacia el mundo de la j

compatibilidad. Este sistema contiene: Un CPU basado e n e l

I

microprocesador 8031 de 8 b i t s , memoria RAM, puertos paralelos de ~

entrada salida, puerto serie, timers, contadores , memoria EPROM,

controladores de +ecLado,etc.. Entoces este sistema minim0 puede

ser t3tiUzado e n esta aplicacrih en donde el espacio y nirmero de

componentes es minim, ademas, los cambios o ampliaciones f u t u r a s

del sistema son casi nulas. Por o t r o lado la utilizaci6n del

mfcroprocesador es debida a que hasi no se utiUzar& el de la PC

y con esto se puede awnentar la velocidad de visualizaci6n.

12

.

1

a b

I

-7

x .

7 I '

El 803f es un microprocesador de 8 b i t s de propbsito general

que proporciona rersuttados excelentes en pequefios sistemas por

sus requerimentos en cuanto a h a r d w a r e ya que son altamente

accesibles. A l mismo tiempo es capaz de accesar m a s de 64 Kbytes

de memoria y poapee linearsr de status para lograr el control de

sistemas mayores, en este tipo de microcontrolador

e s t h contenidrns LalB funciones de C1;orrsrador de reloj, control de

bus, y seleccibn de prioridad de interrupcibn, asi como lograr la

ejecuci6n de cada instruccibn.

El 8031 +randiere datos de 8 b i t s e n forma bidireccional

atmav8s de un b w de tercer estado donde es multiplexado y luego

transmitido poi- el bue de direcciones. A d e m b tiene 8 lineas para

1-r- s u expanci6n a 16 b i t s con acceso a memoria de 64Kbytes

directamente por e1 CPU. El CPU del 8031 genera safbles de control

que pueden

operaciones

puertors de

diferentes

tienen los

ser usadas para seleccionar dispositivos externos y

de lectura y escritura ami como seleccionar memoria y

entrada=sali&. El 8031 puede ,direccionar mas de 256

localidades entrada-salida. Estos direccionamientos

mismo61 valores num4rico6 que las primeras 256

13

localidades de memoria., estas se distinguen por la salida 1044

del CPU, a s 1 que se pueden seleccionar direcciones de puertos como

1ocalidade.s de memoria.

En cuanto a los registros, el 8091 esta provisto de registros

de 8 b i t s y registros de 16 bits.

Los ocho registros de 8 bits. Seis de estos pueden ser usados

tambi6n como registbos de 8 b i t s o como rea;istpos de 16 bits en

parejas. Los registros en pare- son considerados como un solo 1

registro de 16 bits, el byte mas sia;nificativo dentro de la pareja ¡

esta localizado en el primer registro y el byte menos

significativo esta localizado en el segundo registro. Ademas para I ~

los registros en pareja, el 8031 contiene dos registros m a s de 16 ~

bits.

El apuntador de pila mantiene dlreccionado el Utimo byte

accesado en la pila , de la misma forma puede ser inicializado

para war cuadquier porci6n de la memoria RAM como una pila. E l

apuntador de pila es decrementado cada vez que es sacado un dato

de la pila o es incrementado cuando se introduce un dato a la

14

pila. La Unidad Aritm4tica L6gica contiene al acumulador y a la

bandera de registro y algunos resistros temporales inaccesibles al

programador. Durante el dclo fetch, el primer byte de la

instrucci6n es transferido del bus interno al registro de

inesltrucci6n de 8 bits. El contenido del registro de instrucci6n

esta disponible para el decodificador de instrucci6n. La salida

del decodificador a trav4s de su8 sehles de control maneja a los

r-egistros, ALU, y al bus de datos. L a s sddas del decodificador

de iirstrucci6n y el pnerador de reloj interno generan el estado

y las semes de tiempo del ciclo de Wna.

El puerto serial del 8051 es Full Duplex, lo cual significa

que puede recibir y transmitir simultaneamente. T a m b i h recibe los

datos a un bufer, esto es, que puede comenza~ la recepci6n de un

segundo byte antes de que un byte previamente recibido, haya sido

leido del' registro recep+or. Sin embarco si el primer byte m ha

sido leido para el momento en que el segundo byte se complete, uno

de los bytes 88 perdera. Los registros de transmisi6n y recepci6n

del puerto serial son accesados atravez del registro de funci6n

especial SBUF. La escritura de SBUF carga 'el registro de

transmísi6n y la lestwa de SBUF da acceso a un registro

fisicamenb separado de recepci6n. ,

15

BIBLIOCIRAFIA:

-BERNA- -OS. ' T E L R W O N PRACTICA. EBIT.MAR"BO 2aEDICION

-DATA ACQUISTIOFY WtWEAR DEVECES DATABOOK <LMi882> NATiOIYAL SeMlcoisbUcroR 1989.

16

.