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? 2018-09-20 16:46 ? 次阅读
春节就回去彻底的放松吧!

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 。

如何设计一个以单片机为核心的线阵CCD驱动电路?

图1驱动电路原理图

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。

系统中的光源可以选用有源光源或自然光,根据测试现场环境、安装空间、体积等因素综合考虑;光学系统可根据测试现场的尺寸要求及视场要求,根据几何光学公式计算选定;CCD选用日本东芝公司的TCD1500C,测量精度和分辨率都很高,内有驱动器和采样保持电路,输出可以直接取除了调幅脉冲成分的视频信号,并且只需3路驱动信号:SH、Φ、RS;信号处理电路用于对CCD输出的视频信号进行滤波、放大、二值化、采样等处理,便于DSP处理;主处理器采用数字信号处理器DSP,它是一种高性能的单片机,内部结构采用改进的哈佛结构,具有多条数据、地址总线,可同时访问数据和程序存储器,其多级深度流水线,可以预先装载多达八级指令,指令执行速度可达300MIPS~10GIPS(内有多并行CPU),正广泛应用于测试、信号处理、通讯等大运算量的领域,可作为协处理器(大型系统),也可以作为主处理器(中小型系统),并且具有SP、SPIDMA、PCI、USB接口,也可以与上位机和下位机通讯。

驱动实例

* 驱动时序要求及实现

TCD1500C的驱动时序如图3-(a)所示,其工作频率≤8MHz,取 fF=1MHz,fRS=2MHz,TSH≥(5340+64+12)/2ms。其中图3-(b)时序由 图1-(b)实现,由单片机强制置位,以满足电荷向移位寄存器转移;图3-(c)时序由 图1-(d)实现,其中Re选用精密可调电阻,Ce》1000pF,延迟时间由公式Tw=0.45 * R *C 决定,也可以在示波器上观察调制。

驱动电路工作过程如下:上电初始时,控制与分频电路中的单片机AT89C51 开相应中断,对各控制引脚设定初始状态电平。接着对82C54计数器进行初始化,设定82C54的工作方式:定时器1和定时器2工作于方式3(方波发生器),定时器2工作于方式4(软件触发方式),并写入初值,然后89C51等待主机的指令-开始测量,则使82C54开始工作,产生驱动脉冲。当产生一个完整的积分周期的驱动脉冲后,89C51停止产生驱动脉冲,等待主机的指令。当CCD第一帧视频信号有效时,经信号处理电路的一系列处理后,可以在同步脉冲作用下对输出的视频信号进行A/D转换,也可以用高频脉冲计数二值化后的脉冲宽度,通过通讯将得到的数据送给主机处理,主机将测量的结果存入存储器或直接传给上位PC机,然后给89C51发开始命令,驱动下一帧视频信号,如此往复直至结束。

* 驱动电路的软件编程

脉冲发生电路产生4MHz的方波脉冲,将它通过图1-(b)分频电路的两次分频,得到1MHz的方波脉冲。图1-(b)所示时序通过P1.1控制,从而产生f脉冲;定时器0计数脉冲取自产生f脉冲的第一个分频器的输出(2MHz), 其计数初始值》(5340+64+12)ms,从而产生SH脉冲;通过把f作为定时器1的计数脉冲, 计数初始值=2,再将OUT1的输出接到脉宽调制电路即可得到RS脉冲。至此,CCD工作所需要的驱动脉冲全部得到。

89C51产生驱动脉冲的部分程序见网站

如何设计一个以单片机为核心的线阵CCD驱动电路?

图3 TCD1500C驱动脉冲时序

结语

该驱动电路综合了直接数字电路驱动方法具有较高的驱动频率和单片机口驱动方法灵活性特点,还具有硬件电路简单、成本低、软件编程灵活、可直接方便的受主处理器控制等特点,而且在实际使用中稳定可靠,具有一定的实用价值。

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先说一下两种单片机下载程序是要用到的引脚:STC的下载引脚为P3.0、P3.1,也就是RXD和TXD...

发表于 2018-09-20 14:30 ? 457次阅读
一文教你制作AT单片机的串口ISP下载线

PLC与单片机有什么不同

PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统,是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品。有较强的通用性...

发表于 2018-09-20 14:11 ? 234次阅读
PLC与单片机有什么不同

一文教你用51单片机做蓝牙开关

首先是蓝牙APP, 易安卓编写的,说编写其实我只是修改了其中的一些内容,两张界面和代码截图,非常简单...

发表于 2018-09-20 08:38 ? 997次阅读
一文教你用51单片机做蓝牙开关

一文教你避免单片机熔丝位锁死

初学AVR的人难免会碰到心爱的单片机熔丝位锁死,直接罢工的烦恼。绝大部分情况是我们的工作时钟源设置错...

发表于 2018-09-20 09:46 ? 359次阅读
一文教你避免单片机熔丝位锁死

一文看懂单片机与PLC程序设计的区别

单片机与PLC编程的区别 单片机与PLC的程序设计有很大的区别,单片机的全部程序都是用户设计的,PL...

发表于 2018-09-20 07:39 ? 462次阅读
一文看懂单片机与PLC程序设计的区别

单片机设计经验总结(干扰抑制元件及抗干扰能力的主...

单片机设计要注意的事项总结 1.降低外时钟频率 外时钟是高频的噪声源,除能引起对本应用系统的干扰之外...

发表于 2018-09-20 07:27 ? 485次阅读
单片机设计经验总结(干扰抑制元件及抗干扰能力的主...

新手学习单片机的首选:51单片机

学什么单片机最有前途? 这是单片机初学者经常问的问题。对于这个问题,我想没有人敢下定论。因为每一种单...

发表于 2018-09-20 07:21 ? 445次阅读
新手学习单片机的首选:51单片机

51单片机指令助记符及其相关符号的记忆方法

增量 INC-Incremect减量 DNC-Decrement短转移 SJMP-Short jum...

发表于 2018-09-20 08:03 ? 408次阅读
51单片机指令助记符及其相关符号的记忆方法

跑马灯和流水灯的区别是什么?单片机如何控制LED...

弄清楚跑马灯的显示状态后可以开始进行设计了, 在日常的跑马灯设计电路中LED灯一般接为这两种形式...

发表于 2018-09-20 16:24 ? 481次阅读
跑马灯和流水灯的区别是什么?单片机如何控制LED...

单片机和嵌入式的概念

发表于 2018-09-20 11:21 ? 194次阅读
单片机和嵌入式的概念

基于AT89C51单片机下的引脚说明及引脚图

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单...

发表于 2018-09-20 14:56 ? 669次阅读
基于AT89C51单片机下的引脚说明及引脚图

单片机想入门应该怎么学?请记住以下几点

单片机应用的核心技术是什么?是按键,数码管,流水灯,串口。是它们的程序框架。按键和数码管是输入是...

发表于 2018-09-20 14:34 ? 816次阅读
单片机想入门应该怎么学?请记住以下几点

基于单片机下Watchdog之浅析

单片机的watchdog一般都有两个,一个是独立看门狗IWDG,一个是窗口看门狗WWDG。

发表于 2018-09-20 14:19 ? 445次阅读
基于单片机下Watchdog之浅析

基于单片机读取外部电压ADC阻抗匹配问题之浅析

单片机的基准电压一般为3.3V,如果外部信号超过了AD测量范围,可以采用电阻分压的方法,但是要注意阻...

发表于 2018-09-20 08:34 ? 783次阅读
基于单片机读取外部电压ADC阻抗匹配问题之浅析

教程视频(AVR单片机特点介绍)

lesson2

发表于 2018-09-20 04:07 ? 171次阅读
教程视频(AVR单片机特点介绍)

介绍ATMEL单片机的UART配置

Getting Started with Atmel SMART SAM D MCU Configu...

发表于 2018-09-20 00:09 ? 272次阅读
介绍ATMEL单片机的UART配置

关于PIC32MZ EF 32位—带FPU的嵌入...

PIC32MZ EF 32位单片机——带FPU的嵌入式连接系列介绍,该器件拥有更佳的性能、浮点单元、...

发表于 2018-09-20 00:50 ? 311次阅读
关于PIC32MZ EF 32位—带FPU的嵌入...

关于ARM? Cortex?-M0+内核单片机系...

Microchip ARM? Cortex?-M0+内核单片机系列

发表于 2018-09-20 00:38 ? 296次阅读
关于ARM? Cortex?-M0+内核单片机系...

利用MPLAB Harmony软件框架的互联模块...

Microchip获奖的MPLAB? Harmony是一款针对PIC32单片机的软件框架,可在项目配...

发表于 2018-09-20 00:37 ? 252次阅读
利用MPLAB Harmony软件框架的互联模块...

MPLAB Harmony开发框架PIC32单片...

MPLAB? Harmony是一款适合Microchip PIC32单片机的软件开发框架,凭借简单易...

发表于 2018-09-20 00:17 ? 304次阅读
MPLAB Harmony开发框架PIC32单片...

利用MPLAB? Harmony开发框架缩短开发...

MPLAB? Harmony是针对PIC32单片机的完善软件开发框架,经估算,对于典型项目的开发时间...

发表于 2018-09-20 00:15 ? 256次阅读
利用MPLAB? Harmony开发框架缩短开发...

uCOS-II的介绍和uCOS-II在单片机使用...

早在20世纪60年代,就已经有人开始研究和开发嵌入式操作系统。但直到最近,它才在国内被越来越多的提及...

发表于 2018-09-20 15:53 ? 627次阅读
uCOS-II的介绍和uCOS-II在单片机使用...

基于STM32单片机SPWM逆变电源模块的详细资...

本模块可以将4.5V到35V的直流输入电压转换成±4.5V-±35V的交流电压,模块采用STM32F...

发表于 2018-09-20 15:35 ? 830次阅读
基于STM32单片机SPWM逆变电源模块的详细资...

AVR单片机十日通:关于中断及中断键盘应用的介绍...

欣世纪电子阿迪老师单片机系列视频教程之《AVR单片机十日通》,这是第六日:中断及中断键盘应用,非常重...

发表于 2018-09-20 11:39 ? 289次阅读
AVR单片机十日通:关于中断及中断键盘应用的介绍...

基于51单片机下红外遥控小车程序原理

下面是一款Android手机通过蓝牙模块与单片机通信单片机程序,单片机可以使用以下51单片机:AT8...

发表于 2018-09-20 08:31 ? 1220次阅读
基于51单片机下红外遥控小车程序原理

基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统设...

2011 ATMEL AVR 校园设计大赛--基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统

发表于 2018-09-20 05:08 ? 284次阅读
基于Atmel AVR单片机的无线图像侦检系统设...

AVR单片机十日通:关于EEPROM读写与DS1...

欣世纪电子阿迪老师单片机系列视频教程之《AVR单片机十日通》,这是第十日:EEPROM读写与DS13...

发表于 2018-09-20 04:45 ? 259次阅读
AVR单片机十日通:关于EEPROM读写与DS1...

AVR单片机十日通:介绍AVR单片机软硬件配置(...

欣世纪电子阿迪老师单片机系列视频教程之《AVR单片机十日通》,这是第一日:AVR单片机软硬件配置入门...

发表于 2018-09-20 04:03 ? 277次阅读
AVR单片机十日通:介绍AVR单片机软硬件配置(...

单片机调试方法浅析

其电路很简单,一个LED通过限流电阻接到VCC电源。I/O设置为输出方式。我们可以用下面的宏来定义L...

发表于 2018-09-20 16:02 ? 559次阅读
单片机调试方法浅析

基于STC单片机发热、复位问题之浅析

最近有个项目,需要一个继电器,接收到低电平就动作,用的STC15W104、使用的市面上的开关电源5V...

发表于 2018-09-20 15:09 ? 399次阅读
基于STC单片机发热、复位问题之浅析

模拟电路、传统数字电路与单片机有什么区别

相比较于模拟电路的误差,数字电路精确度得到很大的提高,单片机本质上也是数字电路,但与我们平常所说的传...

发表于 2018-09-20 14:04 ? 663次阅读
模拟电路、传统数字电路与单片机有什么区别

STM32F103系列单片机最实用看门狗的详细资...

事情很简单先前做的一款采集数据的产品不知道为何异常,陷入死循环然后“死机”,分析了很多次,没发现原因...

发表于 2018-09-20 10:16 ? 528次阅读
STM32F103系列单片机最实用看门狗的详细资...

晶振电路中为什么用22pf或30pf的电容

有些用于工控的项目,建议不要用无源晶振的方法来起振,而是直接接有源晶振。也是主要由于无源晶振需要起振...

发表于 2018-09-20 09:29 ? 1564次阅读
晶振电路中为什么用22pf或30pf的电容

七种复位电路的介绍和复位电路几种设计详细概述

复位源是导致单片机内部复位操作的源泉,大致可分为七种:上电复位(POR)﹑人工复位(MRST)﹑电源...

发表于 2018-09-20 18:45 ? 679次阅读
七种复位电路的介绍和复位电路几种设计详细概述
艺人大合唱场面感人 香港尝鲜 《情怀》 成龙做客 三段“血染爱情让观众回味 安藤 曝朱莉有意参选美国总统 博士学位 黑衣典雅温婉动人 自信的角度
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