專利名稱：顯微圖象數(shù)字處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖象處理設(shè)備，即一種專為顯微鏡使用者提供比較理想和功能齊全的電視成象及成象后的各種處理的儀器，屬于信息處理技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的顯微成象觀察，主要可分為三類第一類是直接通過(guò)顯微鏡觀察被放大的圖象。這種方法比較簡(jiǎn)單原始，主要存在兩個(gè)問(wèn)題；一個(gè)是人的肉眼長(zhǎng)時(shí)間觀察顯微鏡圖象很容易疲勞，另一個(gè)是觀察到的圖象無(wú)法存儲(chǔ)。第二類是使用攝象機(jī)把顯微鏡放大后的圖象傳送到電視監(jiān)示器上，并配以錄象機(jī)用于存儲(chǔ)圖象信號(hào)，以便日后再觀察。這一類方法對(duì)于第一種方法已大有改進(jìn)，但仍存有問(wèn)題首先攝象機(jī)只能機(jī)械地傳送圖象，連最簡(jiǎn)單的圖象處理也無(wú)法進(jìn)行。再者，由于該類方法是采用摸擬方法傳送信號(hào)的，使現(xiàn)有的非常成熟的數(shù)字信號(hào)技術(shù)無(wú)法使用。第三類一般是采用數(shù)字信號(hào)處理的方法。把攝象機(jī)傳來(lái)的圖象信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，然后進(jìn)入幀存顯示在監(jiān)示器上，處理部分則配以較大的微機(jī)，如IBM－PC／XT，AT，M6800等。這類方法的最大問(wèn)題是成本昂貴。原因是主機(jī)價(jià)格貴，而且配這些主機(jī)的幀存儲(chǔ)體也比較貴，再者體積龐大，不便攜帶。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述幾類方法的缺陷而提供一種新型顯微圖象數(shù)字處理儀器。該設(shè)備功能齊全又售價(jià)低廉，而且體積小，適宜便攜，具有最好的性能價(jià)格比。
本發(fā)明所以能達(dá)到發(fā)明目的的主要關(guān)鍵是采用iutel公司生產(chǎn)的單片微控器8031作為中央處理單元，組成顯微圖象處理的專用微機(jī)系統(tǒng)，用數(shù)字方法完成圖象處理。8031芯片價(jià)格低廉(僅需30元人民幣左右／片)，有64KB的內(nèi)存數(shù)據(jù)尋址空間和64KB的程序?qū)ぶ房臻g，能滿足一個(gè)完整的數(shù)字圖象處理系統(tǒng)軟件尋址空間的需要。
本發(fā)明是顯微圖象處理儀器的最新產(chǎn)品，可在醫(yī)學(xué)、農(nóng)林、化工、冶金、地質(zhì)和軍事等科研和工業(yè)的顯微技術(shù)領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是1、能對(duì)顯微圖象進(jìn)行增強(qiáng)、放大、識(shí)別、提取、直方圖統(tǒng)計(jì)等一系列處理，功能齊全。2、成本低，性能價(jià)格比甚高。3可通過(guò)鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，是具有智能型的顯微攝象系統(tǒng)。4、整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，便于攜帶使用。5、工作可靠，維修簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖3a－c是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的電原理圖。其中圖3a為主處理芯片及內(nèi)存電路圖，圖3b為視頻同步信號(hào)電路圖，圖3c為幀存儲(chǔ)體及D／A、A／D電路圖。
圖4是圖3各電路的連接關(guān)系圖。
以下結(jié)合附圖，具體闡述之。
圖1也說(shuō)明了本發(fā)明的信號(hào)處理流程。由攝象機(jī)來(lái)的摸擬信號(hào)(RG、B三色)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入四通道幀存儲(chǔ)體，幀存儲(chǔ)體在視頻信號(hào)控制下，將數(shù)據(jù)傳送到D／A轉(zhuǎn)換器后變?yōu)槊M信號(hào)進(jìn)入監(jiān)示器。8031主處理器可以對(duì)幀存信息進(jìn)行各種各樣的處理，以滿足對(duì)原始圖象處理的各種要求。8031配接的鍵盤用于人機(jī)對(duì)話，控制信號(hào)流動(dòng)，還可通過(guò)I／O接口配接多種外設(shè)打印硬拷貝或?qū)崿F(xiàn)通信等。
圖2是處理器外型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。1是面板，2是控制鍵盤，3是8個(gè)個(gè)印制板插槽，4是信號(hào)引線插座。其長(zhǎng)、寬、高尺寸為350×320×150mm3，體積小巧，可以攜帶至現(xiàn)場(chǎng)使用。
圖3a、圖3b是主處理器及視頻同步電路圖。無(wú)特殊說(shuō)明，各圖中的集成電路芯片均為74LS系列。CPU8031采用11.0592MHZ時(shí)鐘，使指令的平均執(zhí)行時(shí)間為2～3μS。電容C和電阻R2實(shí)現(xiàn)加電自動(dòng)復(fù)位，而開關(guān)K和電阻R1實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。MC145406為串行通信電平變換芯片。用其實(shí)現(xiàn)RS－232通信口將8031輸出的電平轉(zhuǎn)換為±12V的串行通信電平；也可以將對(duì)方的±12V串行信號(hào)電平轉(zhuǎn)換為＋5V和0V的8031電平。245是總線驅(qū)動(dòng)、隔離芯片，8031的P2口經(jīng)245驅(qū)動(dòng)后作為CPU的高8位地址。P0口為CPU的低8位地址和數(shù)據(jù)總線的復(fù)用口，373是鎖存器，用8031的AL信號(hào)線作373鎖存使能信號(hào)，P0口經(jīng)373鎖存后作為CPU的低8位地址線，而P0口經(jīng)245驅(qū)動(dòng)后作為CPU的數(shù)據(jù)總線D0～D7。P1口用作控制口 ，經(jīng)245驅(qū)動(dòng)后輸出8根控制線P1.0～P1.7。8031的PSEN和RD、WR信號(hào)經(jīng)245驅(qū)動(dòng)后作為程序存儲(chǔ)器——兩片27256——的讀信號(hào)和內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器——兩片62256——的讀寫信號(hào)。27256EPROM為32K×8bit的程序存儲(chǔ)器，系統(tǒng)配有兩片27256芯片，即有64KB軟件固化空間，正好是8031的程序?qū)ぶ贩秶?2256RAM是32K×8bit的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，系統(tǒng)配置的內(nèi)存數(shù)據(jù)空間由兩片62256芯片共64KB組成，并由P1.1控制數(shù)據(jù)線能否對(duì)62256RAM進(jìn)行讀寫操作。CPU的數(shù)據(jù)總線經(jīng)四個(gè)245芯片驅(qū)動(dòng)后，形成分別進(jìn)入四通道幀存的四通道總線的數(shù)據(jù)線ⅡD0～ⅡD7、ⅢD0～ⅢD7、ⅣD0～ⅣD7、ⅤD0～ⅤD7。由于512×512×8bit幀存的存儲(chǔ)空間的256KB，所以CPU要對(duì)256KB空間尋址，必須進(jìn)行體選。于是，將控制線。P1.4、P1.5、P1.6、P1.7作為CPU的高地址段，以滿足對(duì)256KB尋址所需的20根地址線A0～A19。138是三八譯碼器，用P1.2信號(hào)作為譯碼使能信號(hào)，對(duì)A0、A1、A2進(jìn)行譯碼，得到S0、S1、……S7共八根譯碼線，作為I／O外設(shè)的使能線。其中S0、S1控制兩片373鎖存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)8×8鍵盤輸入的掃描。另一個(gè)373鎖存器由譯碼線S7控制鎖存數(shù)據(jù)總線后作為控制信號(hào)C1～C8。視頻同步電路是由161計(jì)數(shù)器對(duì)1MHZ和0.325MHZ時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)后進(jìn)入EPROM2732，用來(lái)產(chǎn)生視頻同步信號(hào)。2732是4K×8bitEPROM。經(jīng)兩級(jí)2732輸出的信號(hào)經(jīng)373鎖存得到行消隱信號(hào)Hb、行方波信號(hào)Hf和復(fù)合同步信號(hào)SYNC。SYNC直接去監(jiān)示器同步輸入端，實(shí)現(xiàn)幀存和監(jiān)示器的同步，使圖象穩(wěn)定。191是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用10M時(shí)鐘觸發(fā)191計(jì)數(shù)器得到視頻列地址VA0～VA9、由行方波Hf觸發(fā)191得到視頻行地址VA10～VA19，并且，列地址由Hb清零，行地址由Vb清零。257是二選一電路，視頻地址和CPU地址即VA0～VA19和A0～A19經(jīng)257二選一后產(chǎn)生幀存儲(chǔ)體地址SA0～SA19，而選哪一套地址由控制線P1.2決定，并且對(duì)控制存儲(chǔ)體讀寫信號(hào)也由二選一的257電路產(chǎn)生，即由控制線C7和C8決定是視頻讀SRD還是視頻寫SWR(A／D狀態(tài)時(shí))。
圖3c是幀存儲(chǔ)體及D／A、A／D轉(zhuǎn)換電路圖。由圖3a、圖3b來(lái)的四個(gè)通道的數(shù)據(jù)線和地址線，分別接到幀存上。62256是32K×8bit的靜態(tài)RAM芯片，每一個(gè)幀存儲(chǔ)體都由8片62256構(gòu)成，即為256KB。這里，SA0～SA19接入四個(gè)存儲(chǔ)體的地址線，ⅡD0～ⅡD7、ⅢD0～ⅢD7、ⅣD0～ⅣD7和ⅤD0～ⅤD7分別接四個(gè)存儲(chǔ)體的數(shù)據(jù)線，而SRD、SWR接幀存的讀、寫端，并由C1C2、C3、C4決定幀存儲(chǔ)體的選中與否。前三通道中從攝象機(jī)來(lái)的紅R、黃G、蘭B信號(hào)經(jīng)放大進(jìn)入8bit視頻A／D轉(zhuǎn)換芯片(CA3318)后，出來(lái)的數(shù)據(jù)線一路直接進(jìn)入幀存儲(chǔ)體，而另一路則進(jìn)入D／A轉(zhuǎn)換。由控制線C5決定A／D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)是否工作C5為高電平使A／D處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，當(dāng)C5為低電平時(shí)A／D正常工作。第四通道與前三通道的幀存數(shù)據(jù)線經(jīng)374鎖存后進(jìn)入D／A轉(zhuǎn)換，374是鎖存器，由此得到紅R、黃G、蘭B及黑白W／B視頻信號(hào)，送入監(jiān)示器顯示。
權(quán)利要求1.一種包括主處理器，A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、幀存儲(chǔ)器，控制鍵盤和外圍設(shè)備接口的顯微圖象數(shù)字處理器，其特征是采用intel8031芯片作中央處理單元，組成采用數(shù)字方法進(jìn)行顯微圖象處理的專用微機(jī)系統(tǒng)，該儀器的程序?qū)ぶ房臻g和CPU內(nèi)存數(shù)據(jù)尋址空間分別是64KB。
2.如權(quán)利要求1所述的顯微圖象數(shù)字處理器；其特征是intel8031芯片的P2口為其高8位地址線，P0口為其低8位地址線和數(shù)據(jù)總線的復(fù)用口，P1口為其控制總線，其中的P1.4、P1.5、P1.6P1.7為對(duì)256KB幀存的數(shù)據(jù)尋址所需的高地址段。
3.如權(quán)利要求1所述的顯微圖象數(shù)字處理器，其特征是由兩片27256EPROM組成64KB程序存儲(chǔ)空間，兩片62256RAM組成64KB的內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。
4.如權(quán)利要求1所述的顯微圖象數(shù)字處理器，其特征是幀存有四個(gè)分別顯示和存儲(chǔ)紅R、黃G、蘭B及黑白W／B視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)通道ⅡD0～ⅡD7、ⅢD0～ⅢD7、ⅣD0～ⅣD7和ⅤD0～ⅤD7。
專利摘要一種專為顯微鏡使用者提供的功能齊全的電視成象及成象后各種處理的儀器。采用intee8031芯片作中央處理單元，組成包括有A/D和D/A轉(zhuǎn)換。幀存儲(chǔ)器、控制鍵盤和外設(shè)接口的顯微圖象數(shù)字化處理的專用微機(jī)系統(tǒng)。成本低，功能全，處理速度快，體積小可以便攜使用，工作可靠，維修方便，是目前具有最佳性能價(jià)格比的顯微圖象處理設(shè)備。
文檔編號(hào)G02B21/00GK2045501SQ8920209
公開日1989年10月4日 申請(qǐng)日期1989年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月28日
發(fā)明者蔡學(xué)勛, 黃兆軍 申請(qǐng)人:蔡學(xué)勛