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线阵CCD输出信号的处理方法探讨
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3秒自动关闭窗口　　128×64LCD液晶显示模块是专门用于字母、数字、符号输出显示。体积小，可以实时显示待测工件的直径。该显示模块的工作电压为5V，与K60系统板的电压相同。 　　USB接口可完成K60系统版和计算机的信息传输，通过USB接口，计算机可以读取系统采集到的128个像素点，并根据像素值在计算机端实时动态显示待测工件的曲线图。通过曲线图，可了解工件的边缘信息，观察出工件的动态变化情况。 　　4 系统软件设计流程 　　系统的软件设计对于整个系统至关重要。通过软件设计，可对图像的128个像素点进行数据处理，分析得到待测工件的边沿信息，从而得出物件直径的尺寸。整个系统的主程序流程图如图3所示。 　　在此过程CCD驱动程序模块是整个系统中数据采集中最为关键的部分。TSL1401线性CCD的驱动程序只需要控制它的CLK和SI两个引脚就可以让A0端口依次输出128个像素的模拟信号。当SI端口变为高电平且CLK端口遇到上升沿时A0端口将开始输出信号。根据文献[6]中叙述的线阵CCD的驱动代码如下。 　　void ccd（void） 　　{ 　　siu.pcr[27].r =0x0200； 　　siu.pcr[29].r=0x0200； 　　siu.pgpdp[0].r & = ～0x； 　　siu.pgpdp[0].r |=0x； 　　delay（）； 　　siu.pgpdp[0].r |=0x； 　　delay（）； 　　siu.pgpdp[0].r & =～0x； 　　delay（）； 　　siu.pgpdp[0].r & =～0x； 　　delay（）； 　　for （i=0；i<128；i++） 　　{ 　　delay（）； 　　siu.pgpdp[0].r |=0x； 　　adc.mcr.b.nstart ==1； 　　while（adc.mcr.b.nstart ==1） 　　adcdata =adc.cdr[0].b.cdata； 　　delay（）； 　　siu.pgpdp[0].r |=0x； 　　Result[1] = （uint8_t）（adcdata >> 2）； 　　} 　　delayccd（）； 　　} 　　本系统代码采用的编译软件为IAR。在显示模块部分，为了便于K60系统板上的切换不同的显示器来验证各种显示器的输出质量，因此加了一个宏定义，便于在试验阶段对于显示器的跟换以此选择合适的显示模块。 　　5 总结 　　本文介绍了基于ARM的线阵CCD非接触直径测量系统的组成、原理及软件设计流程。通过读取待测工件128个像素点的数据，对边沿数据进行分析，利用算法计算出工件的直径尺寸等信息。本系统不仅可以工件的直径，还可以测量工件的长度、厚度等信息，可广泛应用于各种非接触式测量尺寸等场合。 　　参考文献： 　　[1] 胡胜，杨雷，宋跃，等.基于ARM&FPGA的CCD图像识别装置[J]. 仪表技术与传感器，2012（1）：54-56. 　　[2] 张爱雪，孟樱.基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统设计[J].电子技术应用，）：82-84. 　　[3] 于之靖，刘月林，诸葛晶昌.高精度双线阵CCD非接触直径测量系统[J].传感器与微系统，）：120-122. 　　[4] 梁冰，易茂祥，颜天信.高性能线性CCD开发平台的研制[J]. 合肥工业大学学报，）：. 　　[5] 任慧建，殷兴辉. 基于FPGA的高速线阵CCD图像采集系统[J]. 电子测量技术，）：33-36. 　　[6] 芜湖蓝宙电子.蓝宙电子线阵CCDⅢ说明书[EB/OL].http：///forum-128-1.html.
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硅谷杂志：基于CPLD的TCD1501D型线阵CCD的驱动设计
　　硅谷网7月22日消息 （原文载于《硅谷》杂志）结合原理图和硬件描述介绍基于CPLD的线阵CCD的驱动设计，对TCD1501D的工作原理和结构进行说明，硬件设计易于修改，缩短驱动系统的调试周期。
　　电荷耦合元件CCD目前广泛应用于图像传感和光谱测量、尺寸测量等领域，有着高分辨率、高精度、高灵敏度、高稳定性、低功耗等特点。CCD分为线阵CCD器件和面阵CCD器件，与面阵CCD器件相比，线阵CCD器件虽然图像获取时间长，测量效率低，但能得到比面阵CCD器件更高的分辨率和精度，在精密测量方面的动态测量范围大、灵敏度和频率响应高。由于不同型号的CCD及其驱动时序不同，其性能指标受到厂家工艺水平和生产技术的限制，使得CCD及其驱动电路难以达到规范化、产品化。因此，在高精度线阵CCD应用系统的关键在于如何完成CCD驱动电路的设计。
　　以往多采用单片机驱动法、EPROM驱动法、IC驱动法等偏重硬件的方式来完成CCD驱动过程，这些方法存在着资源浪费、灵活性低、调试困难的缺欠。而利用可编程逻辑器件CPLD驱动法实现的系统具有集成度高、可靠性好、便于编程实现等特点，可减少使用的逻辑门数，减少连线间的干扰，减少设计费用。本文以TCD1501D为例阐述了CPLD驱动方法实现CCD驱动的原理和方法。
　　1TCD1501D工作的基本原理
　　TCD1501D器件有5000个有效像元，具有高灵敏度、低暗电流和较大的动态范围等特点，内置采样保持电路，驱动电压为5V。该芯片正常工作时需提供6路驱动脉动，分别是转位脉冲SH，复位脉冲RS、采样脉冲SP和钳位脉冲CP，以及两相时钟信号&P1、&P2，OS和DOS分别是信号输出和补偿输出。TCD1501D器件有5076个光电二极管形成的像元输出信号，有效信号为5000个，其中前64个和后12个光电二极管是作为哑元输出信号，转位脉冲SH是控制信号，它的低电平至少需要5076个脉宽时间。TCD1501D是两行并行、分奇偶输出器件，一个SH有效脉冲周期中至少需要2538个&P1或&P2信号才能保证脉冲信号的输出完整。
　　2TCD1501D驱动时序设计
　　在驱动时序电路的设计中，由于独立脉冲源所产生的脉冲频率可以自由选择，因此可以采用独立脉冲源，通过分频电路来产生同步脉冲。复位脉冲RS是使输出扩散二极管复位，典型频率为1MHZ，脉冲占空比为1:3，RS与钳位脉冲CP在时钟的统一驱动下，必须保持严格的同步关系，钳位脉冲CP的典型频率也是1MHZ，脉冲的最小宽度为20ns，因此需要一个JK触发器将CLK进行二分频，使RS和CP获得所需要的同一频率。同时考虑到复位脉冲RS滞后钳位脉冲CP的时间要满足t10，查询表1可以看出t10的典型值为20ns，为得到RS与CP之间20ns的延时关系，采用两个mcell单元的延迟来满足设计需要。采用CLK为16MHz的脉冲作为输入脉冲，产生时序脉冲的VerilogHDL语言如下：
　　entityalisport(
　　clk:instd_
　　rs,cp,sp,fail:outstd_
　　data_out:outstd_logic_vector(3downto0)
　　architecturebehavorofalis
　　process(clk)
　　variableCQI:std_logic_vector(3downto0)
　　ifclk&#39;eventandclk=&1&then
　　CQI:=CQI+1;
　　if(CQI&=2andCQI&=4)thensp&=&1&;
　　elsesp&=&0&;
　　if(CQI&=5andCQI&=10)thenrs&=&1&;
　　elsers&=&0&;
　　if(CQI&=11andCQI&=15)thencp&=&1&;
　　elsecp&=&0&;
　　ifCQI&15thenCQI=&0000&;
　　data_out&=CQI;
　　fai&=CQI(3);
　　时钟脉冲&P1、&P2（相位差为180度）的典型频率为0.5MHZ，在&P1、&P2并行转移时要求有一个大于SH=1持续时间的宽脉冲来避免MOS电容中信号电荷包的电极转移不完全的情况。转位脉冲SH是使MOS电容中的信号电荷转移到移位寄存器中的转移栅控制脉冲，它的下降沿开始积分时间操作，上升沿则表示结束积分时间操作。因为CLK信号通过二分频得到RS信号，经过四分频得到了&P信号，SH周期至少是&P信号的2538倍，于是CLK信号通过5076次分频后得到了SH信号。产生SH的VerilogHDL语言如下：
　　sh：progress(clk)
　　variablecount:tntegerrange0
　　to6000:=0
　　if(clkeventandclk=&1&)then
　　count:=count+1;
　　if(count&0andcount&=5072)
　　thenclk_sh&&1&;
　　else(count&5072andcount&=5076)
　　thenclk_sh&=&0&;
　　elsecount:=0;
　　本文采用Xilinx公司生产的型号为XC9500系列的XC95216CPLD器件来设计驱动时序，通过VHDL硬件描述语言，编译后得到的时序仿真波形图，得到了六路驱动脉冲频率均满足了CCD的要求。
　　由于CPLD产生的数字信号电压为42V左右，远大于线阵CCD的驱动电压5V，因此所产生的驱动时序不能直接传输给CCD芯片，为了有效实现驱动，隔离数字部分和线阵CCD调理电路部分，需要经过74反向器来进行整形和驱动能力的放大。为了使脉冲具有更好的同步性，引入同步脉冲HC，该同步脉冲的上升沿对应于CCD的第一个有效像素单元的有效期间。
　　本文介绍了基于CPLD的线阵CCD的驱动实现方案，所得到驱动脉冲的相位、时序关系和时延参数均能满足TCD1501D的时序要求。如果需要对CCD信号的输出和数据的采集，用CPLD能实现并口的驱动和静态存储器的数据储存，得到CCD输出的模拟信号的高速转换，应用CPLD消除或减少了硬件电路带来的干扰，保证了输出的有效性和完整性。
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