基于線陣CCD的圖像和位置傳感系統(tǒng)

1 硬件設(shè)計
本系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括CCD的驅(qū)動和信號采集。光電信號轉(zhuǎn)換器件選用的是TCDl200D型CCD，其驅(qū)動需要發(fā)送SH、φ1、φ2、RS等4個驅(qū)動脈沖，其中RS的頻率(與A／D轉(zhuǎn)換需要的頻率相同)范圍是0．02MHz到2MHz，典型值是1MHz。而C8051F020的PCA模塊最高可發(fā)送11MHz的脈沖，ADC的工作頻率達(dá)500ksps，完全可以擔(dān)任驅(qū)動CCD的工作。本實驗中RS和A／D轉(zhuǎn)換的頻率為40KHz。
具體方案如圖2所示，用PCA發(fā)送穩(wěn)定的0．8MHz的方波脈沖，然后通過D觸發(fā)器，進(jìn)行2次分頻，獲得5V，0．4MHz和0．2MHz的方波脈沖(兩種頻率都各有兩路電平總是相反的脈沖)，其中0．4MHz脈沖作為RS驅(qū)動脈沖，0．2MHz的兩路脈沖分別作為φl和φ2的脈沖。同時用定時器2(T2)檢測RS，進(jìn)行計數(shù)，確定SH的周期，發(fā)送符合要求的SH脈沖。

對于DOS的采集，本系統(tǒng)選用的是用OP27搭建的減法器等模擬電路進(jìn)行放大、濾波等預(yù)處理。

2 軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括C8051微控制器的應(yīng)用程序和人機(jī)交互界面的Labview應(yīng)用程序。
C805l微控制器的程序流程圖如圖3所示，配合硬件設(shè)置好PCA、ADC等功能的初始化后，直至接收計算機(jī)發(fā)送的信息，便開始讀取CCD的數(shù)據(jù)，并存儲到XDATA空間當(dāng)中。結(jié)束一周期的數(shù)據(jù)的采集則關(guān)閉A／D轉(zhuǎn)換，并判斷計算機(jī)發(fā)送的信息里要求發(fā)送整個波形還是進(jìn)行位置判斷，若是前者，則將所有的數(shù)據(jù)發(fā)送到串口的緩存中；若是后者，則判斷出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的最大值，再將最大值的位置信息發(fā)送至串口，進(jìn)行完一系列的過程后，則重新開始采集，依此循環(huán)。