基于单片机的线阵CCD驱动及采集系统的设计
1.3 TCD1200型线阵CCD驱动采集脉冲要求
该型号的CCD驱动需要发送SH、φ1、φ2、RS等脉冲,而采集需要差分OS和DOS两路信号,具体脉冲要求如图2所示。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/171219.htm
其中SH为积分脉冲,高电平的时候,CCD像元开始累积电荷,低电平的时候停止积累;φ1、φ2为两路反相的驱动脉冲,其主要作用是控制电荷的转移;RS为信号触发脉冲,每个下跳沿会触发一个像元释放电荷,从而将电信号输出;OS则是输出信号,在经过13个哑元输出和光屏蔽输出后,输出有用信号;DOS则是参考电平信号,与OS差分之后,得到最终的信号输出。这些脉冲的要求频率高(例如RS典型频率参考值是1 MHz),相互之间匹配要求高,因而一般单片机的操作难以完成。
2 硬件电路设计
如图2所示,CCD的驱动需要发送包括SH、φ1、φ2、RS等4个驱动脉冲,其中RS的频率范围是0.02MHz到2MHz,典型值是1MHz。这种高频率的脉冲,对单片机来说,难以独立完成,所以本系统选用了一定的数字电路进行辅助设计。同时由于C8051F020单片机的A/D转换最高值为500kHz,而CCD发送模拟信号的频率(即OS的频率)与RS相同,所以RS的频率亦选为500kHz。
具体方案是用单片机自带的PCA模块发送稳定的1MHz的方波脉冲,然后通过D触发器(74HC74芯片)进行2次分频,获得5V、0.5MHz和0.25M Hz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0.5MHz脉冲作为RS驱动脉冲,0.25MHz的两路脉冲分别作为φ1和φ2的脉冲。同时用定时器2检测RS,进行计数,确定SH的积分时间,发送符合要求的SH脉冲,同时SH的脉冲需要一个反相器,进行电平转换(3V~5V),和发送D触发器的控制脉冲。对于DOS的采集,本系统选用的是用OP27搭建的减法器和跟随器进行采集。
CCD的脉冲控制和信号A/D转换工作主要由C8051F020单片机完成。如前所述,TX0和RX0配置在P0.O和P0.1,进行RS232通讯;由P0.2口(PCA)发送1 MHz的稳定方波脉冲;P0.3(T2)进行RS (0.5 M Hz)的计数;A/D转换触发控制位(CNVSTR)连入引脚P0.4;P0.5通过定时器2控制,发送SH脉冲;P1.1为模拟输入口,接收模拟信号。
评论