（二 〇 一 二 年 六 月本科毕业设计说明书 学校代码： 10128 学 号：题 目：基于单片机的图像处理采集系统设计与实现 学生姓名： 学 院： 系 别： 专 业： 班 级： 指导教师：摘要传统的工业级图像处理采集系统大多是由CCD摄像头、图像采集卡和PC机组成，虽已得到了广泛的应用，但是它具有结构复杂，成本高，体积大，功耗大等缺点。
随着单片机的迅速发展，开发一种智能控制及智能处理功能的微型图像处理采集系统成为可能，并且也克服了传统图像处理采集系统的诸多缺点。
本设计提出了基于单片机的图像采集系统，该系统主要由四大模块组成：第一个是单片机控制模块，对摄像头进行控制；第二个是摄像头模块，即进行图像拍摄和取图；第三个是Zigbee无线传输模块，功能是将图像传送到上位机；最后是上位机，实现图像显示功能。
其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高，使用环境广泛及成本低等。
利用Proteus和Keil进行仿真调试，可以看到设计内容的运行结果，验证系统运的行正确及稳定性，并且实现了图像处理采集功能，所以具有一定的实用和参考价值。
关键词：单片机；Proteus；图像采集AbstractThe traditional industrial image processing collection system by CCD camera, mostly image collection card and PC unit into, although already a wide range of applications, but it has the structure is complex, high cost, big volume and shortcomings, such as big power consumption. With the rapid development of the single chip microcomputer, the development of a kind of intelligent control and intelligent processing function of micro image processing collection system possible, and also overcome traditional image processing collection system of many of the faults.This design is put forward based on SCM image acquisition system, the system consists of four modules: the first one is the single chip microcomputer control module, the camera to control; The second is a camera module, the image shoot and take diagram; The third is Zigbee wireless transmission module, the function is will images to PC; Finally the PC, realize image display function. Its advantage is hardware circuit is simple, software perfect function, control system and reliable, high cost performance, use extensive and environment cost low status. Use Proteus and Keil simulation commissioning, can see the operation of the design content, as demonstrated the correct and do the system stability, and realize the image processing collection function, so has certain practical and reference value.Keywords:Single-Chip Microcomputer;Proteus; Image Capture目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究现状 (1)1.2 课题研究目的意义 (1)1.3 本课题研究的主要内容 (1)第二章硬件设计 (2)2.1 系统设计方案 (2)2.2 硬件简介 (2)2.2.1 80C51简介 (2)2.2.2 I/O端口 (4)2.2.3 控制引脚 (5)2.3 摄像头 (6)2.3.1 波特率 (6)2.3.2 数据包 (6)2.3.3 摄像头控制指令 (6)2.4 Zigbee无线传输模块 (9)2.4.1 Zigbee简介 (9)2.4.2 Zigbee技术应用领域 (10)2.4.3 Zigbee 技术特点 (10)第三章软件设计及调试 (12)3.1 Keil调试 (12)3.1.1 Keil简介 (12)3.1.2 Keil调试过程 (12)3.2 程序设计 (19)3.3 电路图设计 (20)3.3.1 Proteus简介 (20)3.3.2 电路图设计过程 (23)3.4 Keil与Proteus联机调试 (27)结论 (30)参考文献 (31)附录 (32)程序清单 (32)谢辞 (34)第一章绪论1.1 课题研究现状随着现代电子信息技术的迅速发展，使得信息处理技术越来越重要，而图像处理采集技术在信息处理技术当中有着异常重要的位置。
图像处理采集技术涉及诸多领域，如：工业检测，医疗设备，军事设施，电子产品等等[1]。
在智能车、道路损害检测、航天及遥感、实时图像采集煤矿安全生产监控及电子眼中都用到了图像处理技术。
现在基于DSP、matlab、OpenCV、FPGA、ARM及嵌入式等技术的图像处理采集系统是非常多见的。
特别是matlab技术，它含有图形处理系统，可以很方便的图形化显示向量和矩阵，而且能对图形添加标注和打印。
它包括强大的二维三维图形函数、图像处理和动画显示等函数。
1.2 课题研究目的意义基于DSP、ARM、嵌入式等技术的图像处理采集系统虽然非常多见，但是它成本高，功耗大，且因为其体积较大，在某些特定的场合或环境下无法正常工作，所以设计一个成本低，体积小，功耗低，性能强的图像处理采集系统是非常有必要的。
单片机依靠它体积小、功耗低、功能强、可靠性高以及灵活的应用性被人们所认识，并且已经融入到了现代人们的生活中。
单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，而且有着很丰富的调试软件，给设计带来很多的益处。
所以开发一种由单片机为控制核心的图像处理采集系统，具有很高的研究意义。
1.3 本课题研究的主要内容本设计采用Intel公司的80C51单片机，以80C51为控制核心，结合摄像头、Zigbee无线传输模块及上位机构成一个图像处理采集系统。
主要内容：（1）研究80C51单片机结构，各引脚功能及工作原理。
（2）研究摄像头TJ传输协议及摄像头相关命令代码。
（3）利用Proteus软件，设计图像处理采集系统硬件电路并进行软件仿真。
（4）利用Keil软件和C编程，并对其程序进行编译。
（5）熟练掌握Keil和Proteus的联机调试。
第二章硬件设计2.1 系统设计方案为了获得成本低，性价比高的设计方案，在满足其性能指标的前提下，设计应尽量简单，不宜太过于复杂。
本设计系统主要由四大模块组成，即单片机控制模块、摄像头拍摄模块、Zigbee无线传输模块和上位机显示模块。
80C51单片机对摄像头发送一系列有效指令，但在发送指令前必须设置单片机的波特率，使单片机与摄像头的波特率相一致，这样才能让单片机与摄像头得到的数据同步。
摄像头收到单片机发送的有效指令后进行拍图、取图以及上传等作业，摄像头再把拍摄的JPEG图像发送到Zigbee无线通信模块，利用Zigbee的特性，在短距离内无线传输到上位机上，再由上位机显示出所拍摄的图像，来实现图像的采集处理。
2.2 硬件简介2.2.1 80C51简介80C51单片机属于美国Intel 公司的MCS-51系列产品中的一个型号，它采用CHMOS 工艺，功耗低，性能优良，其结构是8048单片机的延伸，改进了8048的缺点，增加了减（SUBB）、乘（MUL）、除（DIV）、比较（PUSH）、布尔代数运算等指令以及串行通信和5个中断源，采用40引脚双列直插式DIP。
采用CHMOS工艺具有高速度、低功耗及高密度的特点，而且它的传输延时时间小于2ns。
它内部集成了功能强大的中央处理器，包含了硬件乘除法器、21个专用控制寄存器、4kB的程序存储器、128字节的数据存储器、4组8位的并行口、两个16位的可编程定时/计数器、一个全双工的串行口以及布尔处理器。
80C51单片机内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接[2]。
以下为80C51单片机引脚图如图2-2所示。
图2-2 80C51单片机引脚图MCS-51具有比较大的寻址空间，地址线宽达16条，即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达216=64kB，这作为单片机控制来说已是比较大的，这同时具备对I/O 口的访问能力。
此外，MCS-51采用模块化结构，可方便地增删一个模块就可做出引脚和指令兼容的新产品，从而容易使产品形成系列化。
MCS-51把微型计算机的主要部件都集成在一块心片上，使得数据传送距离大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。
由于属于芯片化的微型计算机，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。
MCS-51单片机的工作频率为2-12MHz，当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1us,这个速度应该说是比较快的。
80C51中集成了完善的各种中断源，用户可十分方便地控制和使用其功能，使得它的应用范围加大，可以说它可以满足绝大部分的应用场合。
以下为80C51单片机的基本组成如图2-3所示图2-3 80C51单片机基本组成2.2.2 I/O端口在此次设计中，我们主要应用了P3口，所以在这我们只对P3口做介绍。
P3口除可作为通用I/O口使用外，还具有第二功能。
当某些口线作第二功能使用时，不能再把它当作通用输入/输出口使用, 其它未用的口线仍可作通用输入/输出口线使用。