来源：电子技术应用 作者：南通大学 周根荣 姜平

    摘要：介绍了ccd驱动电路的4种常用方式及其优缺点，详细阐述了基于高速超微型单片机c8051f3(x)的ccd驱动电路设计，包括内部ccd驱动时序和外部输出同步信号的产生、像素输出电压的简单处理以及通过rs232接口在线调整ccd驱动频率等。系统克服了目前单片机方式在ccd驱动应用中存在的一些缺点。

    关键词：c805lf300 ccd tcdl206可编程计数器阵列

    ccd作为一种光电转换器件，由于其具有精度高、分辨率好、性能稳定等特点，目前广泛应用于图像传感和非接触式测量领域。在ccd应用技术中，最关键的两个问题是ccd驱动时序的产生和ccd输出信号的处理。对于ccd输出信号，可以根据ccd像素频率和输出信号幅值来选择合适的片外或片内模数转换器；而对于ccd驱动时序，则有几类常用的产生方法。

    1 常用的ccd驱动时序产生方法

    ccd厂家众多，型号各异，其驱动时序的产生方法也多种多样，一般有以下4种：

    (1)数字电路驱动方法

    这种方法是利用数字门电路及时序电路直接构建驱动时序电路，其核心是一个时钟发生器和几路时钟分频器，各分频器对同一时钟进行分频以产生所需的各路脉冲。该方法的特点是可以获得稳定的高速驱动脉冲，但逻辑设计和调试比较复杂，所用集成芯片较多，无法在线调整驱动频率。

    (2)eprom驱动方法

    这种驱动电路一般在eprom中事先存放所有的ccd时序信号数据，并由计数电路产生eprom的地址使之输出相应的驱动时序。该方法结构相对简单、运行可靠，但仍需地址产生硬件电路，所需epr0m容量较大，同样也无法在线调整驱动频率。

    (3)微处理器驱动方法

    这种方法利用单片机或dsp通过程序直接在i/o口上输出所需的各路驱动脉冲，硬件简单、调试方便、可在线调整驱动频率。但由于是依靠程序来产生时序，如果程序设计不合理，会造成时序不均匀；而且往往会造成微处理器资源浪费；通常驱动频率不高，除非采用高速微处理器。

    (4)可编程逻辑器件驱动方法

    这种设计方法就是利用cpld、fpga等可编程逻辑器件来产生时序驱动信号，硬件简单、调试方便、可靠性好，而且可以得到较高的驱动频率。同样也可在线调整驱动频率。电路设计完成以后，如果想更改驱动时序，只需将器件内部逻辑重新编程即可。

    以上4类方法中目前常用的是微处理器驱动方法(通常又称为“软件驱动”法)和可编程逻辑器件驱动方法(又称“硬件驱动”法)。由于在ccd应用系统中，一般都要用到微处理器，所以若采用“软件驱动”法，则无需增加硬件，在电路结构上最为简单，系统成本也最低，因此，只要能克服其驱动频率低、资源浪费多、时序不均匀等缺点，无疑是一种理想的驱动方法。本文结合toshiba公司的tcdl206线阵ccd，介绍如何利用c8051f300来产生其要求的驱动时序。

    2 硬件设计

    如图1所示，虚线框内的电路构成ccd驱动处理板。安装在ccd相机内部。系统处理器采用美国silabs公司推出的超微型高速8位单片机c8051f300，ccd采用toshiba公司的高灵敏度线阵ccd图像传感器芯片tcdl206，双电压供电的总线驱动器lvc4245解决了单片机(3.3v)和ccd(5v)二者之间的电平匹配。ccd驱动脉冲由c8051f300提供，其像素输出电压经高速运放ad8031处理，由u0引脚引到外部，同时向外部提供像素同步信号ps和行同步信号fs(由po．6、p0．7经lvt245总线驱动器所得)。

    u0、ps、fs这3个信号供外部处理器采集ccd像元输出。另外，有时可能要在线调整ccd的某些参数(如驱动频率、积分时间等)，为此设置了rs232串口与外部处理器进行通信。

    2．1 tcd1206

    tcd1206是toshiba公司生产的高灵敏度二相双沟道线阵ccd图像传感器芯片，2160个有效像素点，像素频率为0_3～2mhz(本系统为1．mhz)，其驱动时序波形如图2所示。

    图2中：φl、