1．系统总体设计方案

　　系统总体设计如图1所示，激光笔发射到被测画面的光点被CCD摄像器件接收，CCD摄像器件输出视频信号给同步分离电路和整形电路。利用同步分离电路后，可从视频信号中得到行同步信号和场同步信号和奇偶信号，行同步和场同步信号被送到计数电路。视频信号经过整形电路后得到光信号，光信号也被送往计数电路，计数电路处理后输出光点的二维位置信息，此信息经单片机处理后由串口传输到计算机，计算机通过软件编程实现光标的定位并模拟鼠标的单双击功能。

　　图1 电路总体结构图

　　2.系统硬件电路设计

　　2.1整形电路

　　如图2所示，CCD摄像器件1输出的视频信号被直接传送到运算放大器4放大，运算放大器4输出的信号一路作为电压比较器7的一个输入，另一路被送到最大值保持电路5，最大值保持电路5主要包括电压跟随器5、电容C1、稳压管Dz1 三个器件，当有信号从电压跟随器5A连续输出时，由于二极管D1的存在，电容C1不断充电，电压不断增加，直到信号的最大值到来，这时C1的电压也增加到最大值，之后再有信号到来时由于其电压达不到加在电容两端的电压，因而电容不再充电，电压保持不变。当图中所示的场同步信号到来时，稳压管Dz1反相导通，电容才迅速放电，再有信号从电压跟随器5A 输出，电容又开始重新充电。通过这种设计，便可以从每场视频信号中提取出最强的信号，并将这个值通过电压跟随器6输出到电压比较器7的另一个输入端，电压比较器7输出的信号即为从视频信号中提取出的光信号，并且该光信号存在这样的特点：对于每一场视频信号而言，只有当当前信号值大于以往信号值时，光信号输出为高电平，否则输出为低电平。视频信号最大值过后，光信号输出时刻保持在低电平。在图2中，电压跟随器6相当于一个高输入阻抗元件，可以防止电容C1放电过快。电源VCC提供一个钳位电压。

　　图2 整形电路详细原理图

　　2.2同步分离电路

　　视频信号是反映图像内容的电视信号, 它的电压高低表示图像像素的明暗程度。由于图像是随机性的, 因此视频信号电平也在一定范围内随机起伏。视频信号是在电子扫描作用下, 由摄像头将明暗不同的景象转换为相应的电信号, 然后经信号通道传送出去。目前在传送视频信号时，是把影像信号，消隐信号和复合同步信号三者按一定比例结合在一起发送的。我国采用的电视信号是隔行扫描（PAL）制式（黑白为CCIR）,行频为15625Hz,行同步脉宽为4.7μs；场频为50 Hz,场同步脉宽为160μs[1]。

　　准确分离视频信号对系统的成功至关重要，在该系统中视频信号同步分离可以选用芯片LM1881来实现，输入为满足CCIR标准的视频信号，输出有复合同步信号、场同步信号、奇偶场标志信号。其中，复合同步信号中包含了周期为64μs的行同步信号和场回扫期间的周期为32μs的场均衡信号、场同步信号[2]。

　　2.3计数电路

　　2.3.1光信号行计数

　　选择20MHz的晶振作为行计数器的计数时钟脉冲输入，计数器的时钟频率实际上决定了视频信号每一行的采样点的数量，即每行水平的数字分辨率。行周期64μs,频率15625Hz，每行的采样点为20M/15625=1280，除去行消隐和行同步的时间，每行的有效采样点可达1000点以上。为了保证计数器不会溢出，需用二进制地址10位，因此我们选择采用12位计数器。由光信号和场同步脉冲通过与非门接到计数器的清零引脚，由20MHz时钟信号和行同步脉冲通过与非门接到计数器时钟脉冲输入引脚。当光信号到来时计数器开始计数，下一行同步脉冲到来时，会停止计数，同时触发锁存器，存储计数器中的数值，至此就获得了光点的行坐标。下一场同步脉冲到来时，会将计数器清零，开始新一行的点坐标测量[3]。图4是实现行计数的波形示意图。

　　图3 行计数的波形示意图

　　2.3.2 光信号场计数

　　场计数的工作原理与行计数类似，只是计数器时钟脉冲输入改为行同步脉冲。光信号到来时开始计数，当场同步脉冲到来时停止计数，触发锁存器，存储计数器中的数值，至此就获得了光点的场坐标。同时场同步脉冲会将计数器清零，开始新一场的点坐标测量。

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