基于单片机的线阵CCD驱动及采集系统的设计

作者：时间：2012-06-29来源：网络收藏

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。