基于线阵CCD的图像和位置传感系统

1 硬件设计
本系统的硬件设计主要包括CCD的驱动和信号采集。光电信号转换器件选用的是TCDl200D型CCD，其驱动需要发送SH、φ1、φ2、RS等4个驱动脉冲，其中RS的频率(与A／D转换需要的频率相同)范围是0．02MHz到2MHz，典型值是1MHz。而C8051F020的PCA模块最高可发送11MHz的脉冲，ADC的工作频率达500ksps，完全可以担任驱动CCD的工作。本实验中RS和A／D转换的频率为40KHz。
具体方案如图2所示，用PCA发送稳定的0．8MHz的方波脉冲，然后通过D触发器，进行2次分频，获得5V，0．4MHz和0．2MHz的方波脉冲(两种频率都各有两路电平总是相反的脉冲)，其中0．4MHz脉冲作为RS驱动脉冲，0．2MHz的两路脉冲分别作为φl和φ2的脉冲。同时用定时器2(T2)检测RS，进行计数，确定SH的周期，发送符合要求的SH脉冲。

对于DOS的采集，本系统选用的是用OP27搭建的减法器等模拟电路进行放大、滤波等预处理。

2 软件设计
本系统的软件设计包括C8051微控制器的应用程序和人机交互界面的Labview应用程序。
C805l微控制器的程序流程图如图3所示，配合硬件设置好PCA、ADC等功能的初始化后，直至接收计算机发送的信息，便开始读取CCD的数据，并存储到XDATA空间当中。结束一周期的数据的采集则关闭A／D转换，并判断计算机发送的信息里要求发送整个波形还是进行位置判断，若是前者，则将所有的数据发送到串口的缓存中；若是后者，则判断出转换数据的最大值，再将最大值的位置信息发送至串口，进行完一系列的过程后，则重新开始采集，依此循环。