作者：蒋怀伟 尹志强 关胜晓

    摘 要：本文在综合几种传统的线阵ccd驱动时序产生方法优、缺点的基础上，提出了一种基于单片机的新型线阵ccd驱动电路，结合一款常用芯片tcd1500c，详细介绍了该方法的具体实现。

    关键词：单片机；线阵ccd；时序

    引言

    不同厂家、不同型号的ccd的驱动时序是不同的，加之对不同性能、不同应用场合的体积、成本、灵活性要求不同，于是产生了众多的驱动时序的产生方法，主要有直接数字电路驱动、单片机口驱动、eprom驱动、专用ic驱动等常用的驱动时序的产生方法。但是它们存在着逻辑设计较为复杂、调试困难、柔性较差、驱动时钟低等缺点。

    本文在综合各种驱动时序方法的基础上，提出了的一种基于单片机的新型驱动电路。该电路使用独立的时钟源产生精确的时钟脉冲，采用可编程定时计数芯片和单片机控制相结合的方法，使电路产生稳定、精确、高速的驱动脉冲，该电路结构简单、调试方便、cpu占用率低，降低了系统的总体成本，而且具有良好的柔性，只需要改变驱动软件就可以应用于不同的ccd芯片，更适合于工业测量用途。

    驱动电路基本组成

    基于单片机的新型线阵ccd驱动电路主要由脉冲发生电路、分频电路、控制电路、脉宽调制电路等组成，如图1所示。

    通常时钟脉冲可取自以下途径：单片机xtal端、ale端、独立脉冲源。其中取自xtal端时，经分频电路得到的脉冲频率受限制；取自ale端的脉冲在单片机访问外部存储器的时候丢失，精度受影响；而取自独立脉冲源的脉冲因其独立性而精度较高，且所产生的脉冲频率可自由选择，稳定性好，因此本驱动电路选用独立脉冲源。

    分频电路可以选用d触发器/jk触发器，如74ls(hc)74、74ls(hc)76，均带置位、清零端，较易控制；也可以选用计数器，如74ls(hc)163(可预置)，8253(2mhz可编程)，82(c)54(10mhz可编程)。为了便于调试和增加系统的柔性，本驱动电路选用具有较高频率的82c54，它含有3个16位减法计数器， 6种工作方式。其中工作方式2时，起频率发生器的作用，clk端输入脉冲使计数器减1，计数器减到1时停止计数，并使out端输出负脉冲；方式3起方波发生器作用，[(n+1)/2]计数完成之前为高电平，对余下的[(n-1)/2]计数时输出低电平。

    控制电路主要由单片机at89c51及逻辑门电路组成。at89c51最高工作频率达24mhz，内含4kb的flash存储器。用于82c54的初始化、控制计数脉冲的通断、计数器的启动、停止及完成系统中其它任务。

    脉宽调制电路主要由阻容电路、单稳态电路(如74ls/hc123)组成。该电路主要用于调整各驱动脉冲之间的相位关系。74ls(hc)123是可重触发单稳态触发器。在触发脉冲的上升沿(接b端)或下降沿(接a端)的作用下，输出q为高电平，经过延时tw后，输出q返回低电平；如果输出高电平期间，触发脉冲又到来，则高电平又会从此刻延时tw，因此如果触发脉冲在高电平期间不断到来，则高电平将要被无限期的延迟，即输出为高电平；当外接电阻为r且电容c>1000pf时，tw=0.45 * r *c 。

    图1驱动电路原理图

    图2系统框图

    系统实例

    系统组成

    本系统用于测量螺旋桨转动过程中的桨叶的偏振角。由于螺旋桨具有刚性，其转动过程中不仅存在摆动，而且存在振动，对其偏摆角的测量需要在螺旋桨转动过程中采集其瞬态的位置，利用ccd的成像特性，将螺旋桨瞬态的位置信息通过ccd成像，光信号转换为电荷信号，经过信号处理电路，转化为数字信号，传输给cpu处理。系统框图如图2所示。

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