基于FPGA的比色测温系统设计

　　0.引言

　　非接触测温是一项新兴的测温技术。它融合了计算机技术，图像处理技术，CCD(Charge couple device)技术等。根据彩色CCD摄像机的色度学基础，运用比色法的原理[nl，直接利用彩色CCD摄像机获取的火焰图像计算出温度[}z}。在高温 测量领域，尤其是在测量温度场方面具有传统仪器不可比拟的优势。

　　FPGA器件因其处理速度快，有大量的可编程逻辑单元和丰富的布线资源等特点，在处理大流量数据应用特别是视频数据时具有独特的优势。将测温系 统尽可能的集成在单片FPGA上可以极大的减少外围电路的复杂，同时充分利用FPGA片上丰富的逻辑资源将比色测温复杂计算转化为查表模块也保证了测温系 统的实时性。，

　　1.系统硬件和软件实验环境

　　系统所采用的硬件环境是FPGA嵌入式开发平台，板上FPGA为Altera的Eplc12，其它主要资源有SAA7111视频 AD,256KBSRAM,4Mbflash, LCD1602字符液晶屏，CCD摄像头采用的MV-902H彩色面阵CCD摄像机，Microvision公司的MV-20S视频采集卡。

　　整个片上系统在Quartu:工I5. 0下用verilog设计实现，PC端利用采集卡自带的图象采集软件实现空间坐标的参照对比。

　　2.板级硬件结构图和实验原理

　　首先利用PC虚拟测温系统对当前的实验环境进行比色测温常数的定标，然后将摄像头采集到的视频信号分为两路，一路送PC虚拟测温系统用于监视和比较另一路送FPGA嵌入式测温系统。硬件结构图如图1所示。

　　硬件原理图(参见右栏)

　　工作原理为首先在PC端监视参照下选择空间起始测温坐标，通过键盘送给FPGA，然后在FPGA的控制下视频

　　AD解码采集选定起始坐标后1个或多个点的图象数据到SRAM，再由用户通过Keyborad输入温度计算开始信号后FPGA处理单个点或某个区域的各个点温度再取平均并将结果后在LCD上显示给用户。

　　3. FPGA片上系统模块

　　FPGA片内系统主要分为6部分:即总控制模块，温度计算模块，SRAM控制器模块，LCD控制器模块，PS/2接口模块，工2C控制器模块。 总控制部分时系统的核心负责协调各模块的时序，温度计算模块是系统的关键，它负责将一个点的色度信息转化为一个点的温度信息，其内部还有累加模块用于系统 的模式选择，当选择为点模式不进行累加，·当选择为面温度计算时计算多个点的温度时每计算一个要累计一次，最后给出整个区域的温度平均值。

　　3.1总控制模块

　　总状态机模块协调着各个子模块的时序，上电后首先将发射率参数Ke}3l输入系统中，然后将进入模式选择状态。确定是点温度或面温度计算后进入 视频关键区域采集阶段，在此状态里系统状机将启动工2C控制器配置视频AD，同时启动SRAM控制器模块将点或者选择区域的视频色度信息存储下来，在总控 制模块的协调下送比色测温计算模块将色度信息转化为温度信息后送LCD显示模块。