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基于单片机的线阵CCD实时检测系统的开发

摘要：分析了线阵CCD用于实时检测系统的特点和要求，介绍了一种基于AT89C2051单片机的线阵CCD实时检测系统的设计方案。本方案电路结构简单可靠，信号处理灵活检当，有一定的通用性和启发性。

关键词：CCD 单片机 驱动 检测系统

CCD(Charge Coupled Devices)电荷耦合器件应用系统的关键技术在于CCD驱动时序的产生和输出信号的采集与处理。目前驱动主要有直接数字电路驱动、EPROM驱动、专用IC驱动、复杂的CPLD驱动等常用的驱动方法，但是它们存在着逻辑设计较为复杂、调试困难、柔性较差等缺点。在数据采集和处理方面，大多数都经过差动放大、采样保持、A／D转换，再通过总线或采集卡等接口与PC机相连。这种系统结构庞大，而且在信号处理、通信软件和界面设计等方面要耗费大量的精力。应该说这种应用系统在静态测量处理方面有其优点，但如果要满足实时控制系统的连续检测要求以及系统体积精小而容易装配等特点，则必须简化驱动电路、数据采集过程和处理方式。本文正是出于这种考虑，开发出了一种基于单片机的实时性检测系统：仅用Atmel公司一块小型的AT89C2051单片机便能产生稳定、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，将驱动、采集和处理融为一体，而且与上位机的连接仅用两条导线便可实现检测信息传输。这种方法大大简化了线阵CCD检测系统的结构，在机器人视觉、智能小车、轨迹导引等动态检测方面有独特的应用优势。

1 线阵CCD实时检测系统模型

以机器人路径识别为例具体说明如何利用线阵CCD开发实时动态环境检测系统。

假设在一个深色(如黑色、蓝、绿等)平面上用宽度为30mm的白线作为机器人将要运动的轨迹导引线，利用线阵CCD开发出检测白线轨迹的检测系统。先利用光学系统用摄像头将路面信息成像到CCD的感光面上；然后读取白线的位置检测信息作为机器人的视觉，让机器人在上位机的控制下沿白线轨迹运动。这是一个典型的CCD实时检测系统。整体检测系统如图1所示