基于单片机的线阵CCD驱动及采集系统的设计

2012-07-02 23:28:33来源: 现代电子技术
   

摘要:文章介绍一种新型的基于单片机的线阵CCD驱动电路的设计。系统通过C8051F020型单片机作为下位机,完成CCD驱动、信号采集以及与计算机(上位机)通讯等工作。这种方案切实有效地解决了CCD驱动脉冲复杂、频率要求较高,普通单片机难以实现的问题。大量反复的实验表明,此设计具有很高的可移植性、可操作性,并己应用于一些光学实验之中,效果良好,稳定方便。
关键词:单片机;C8051F020;线阵CCD;Labview

0 引言
    在如今的科研和工程上,CCD的应用越来越广泛,但是其驱动脉冲和信号的采集的要求较高,一般需要CPLD或者DSP等比较复杂的微控制器来承担主要控制任务。这些方案较单片机而言,操作难度大,起点高,而且成本相对较高,然而单片机因为种种限制,很少有合适的驱动和采集方案,一些己发表的论文中,虽然提出了概念,但是经测试,很难实施,所以本文提出了一种新型的利用单片机驱动CCD的方案,此方案基于C8051F020单片机,能够对CCD进行良好、高速的驱动,同时进行采集,并通过RS232接口与电脑通讯,在电脑上重组数据,完成对光信号的分析等功能。经实验,本方案效果良好,同时,本方案采用Labview进行人机交互界面的设计,灵活性高,能够根据需要,将CCD改变成位置传感器等其他用途。

1 CCD简介
1.1 CCD基本原理
    CCD(电荷耦合元件)是一种半导体器件,由许多排列整齐的电容组成,能感应光线,并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制,每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容,最终通过脉冲的控制,逐个测量每个电容的电荷量,得到光强值。
1.2 TCD1206型线阵CCD引脚及主要参数
    本设计采用的是TCD1200D型线阵CCD传感器。TCD1200D是一种高灵敏度、低暗电流、2160像元的线阵CCD图像传感器。该传感器可用于传真、图像扫描和OCR。该器件的内部信号预处理电路包含采样保持和输出预放大电路。它包含一列2160像元的光敏二极管,当扫描一张B4的图纸时,可达到8线/毫米(200DPI)的精度。其引脚及原理如图1所示。

c.JPG


    TCD1200D线阵CCD传感器特性:
    ·像敏单元数目:2160像元
    ·像敏单元大小:14×14×14 μ m(相邻像元中心距为14 μ m)
    ·光敏区域:采用高灵敏度PN结作为光敏单元
    ·时钟:二相(5V)
    ·内部电路:包含采样保持电路,输出预放大电路
    ·封装形式:22脚DIP封装。

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关键字:单片机  CCD驱动

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0702/article_3026.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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