作者：蔣懷偉 尹志強(qiáng) 關(guān)勝曉

    摘 要：本文在綜合幾種傳統(tǒng)的線陣ccd驅(qū)動(dòng)時(shí)序產(chǎn)生方法優(yōu)、缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于單片機(jī)的新型線陣ccd驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)合一款常用芯片tcd1500c，詳細(xì)介紹了該方法的具體實(shí)現(xiàn)。

    關(guān)鍵詞：單片機(jī)；線陣ccd；時(shí)序

    引言

    不同廠家、不同型號(hào)的ccd的驅(qū)動(dòng)時(shí)序是不同的，加之對(duì)不同性能、不同應(yīng)用場合的體積、成本、靈活性要求不同，于是產(chǎn)生了眾多的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的產(chǎn)生方法，主要有直接數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)、單片機(jī)口驅(qū)動(dòng)、eprom驅(qū)動(dòng)、專用ic驅(qū)動(dòng)等常用的驅(qū)動(dòng)時(shí)序的產(chǎn)生方法。但是它們存在著邏輯設(shè)計(jì)較為復(fù)雜、調(diào)試?yán)щy、柔性較差、驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘低等缺點(diǎn)。

    本文在綜合各種驅(qū)動(dòng)時(shí)序方法的基礎(chǔ)上，提出了的一種基于單片機(jī)的新型驅(qū)動(dòng)電路。該電路使用獨(dú)立的時(shí)鐘源產(chǎn)生精確的時(shí)鐘脈沖，采用可編程定時(shí)計(jì)數(shù)芯片和單片機(jī)控制相結(jié)合的方法，使電路產(chǎn)生穩(wěn)定、精確、高速的驅(qū)動(dòng)脈沖，該電路結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便、cpu占用率低，降低了系統(tǒng)的總體成本，而且具有良好的柔性，只需要改變驅(qū)動(dòng)軟件就可以應(yīng)用于不同的ccd芯片，更適合于工業(yè)測量用途。

    驅(qū)動(dòng)電路基本組成

    基于單片機(jī)的新型線陣ccd驅(qū)動(dòng)電路主要由脈沖發(fā)生電路、分頻電路、控制電路、脈寬調(diào)制電路等組成，如圖1所示。

    通常時(shí)鐘脈沖可取自以下途徑：單片機(jī)xtal端、ale端、獨(dú)立脈沖源。其中取自xtal端時(shí)，經(jīng)分頻電路得到的脈沖頻率受限制；取自ale端的脈沖在單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器的時(shí)候丟失，精度受影響；而取自獨(dú)立脈沖源的脈沖因其獨(dú)立性而精度較高，且所產(chǎn)生的脈沖頻率可自由選擇，穩(wěn)定性好，因此本驅(qū)動(dòng)電路選用獨(dú)立脈沖源。

    分頻電路可以選用d觸發(fā)器/jk觸發(fā)器，如74ls(hc)74、74ls(hc)76，均帶置位、清零端，較易控制；也可以選用計(jì)數(shù)器，如74ls(hc)163(可預(yù)置)，8253(2mhz可編程)，82(c)54(10mhz可編程)。為了便于調(diào)試和增加系統(tǒng)的柔性，本驅(qū)動(dòng)電路選用具有較高頻率的82c54，它含有3個(gè)16位減法計(jì)數(shù)器， 6種工作方式。其中工作方式2時(shí)，起頻率發(fā)生器的作用，clk端輸入脈沖使計(jì)數(shù)器減1，計(jì)數(shù)器減到1時(shí)停止計(jì)數(shù)，并使out端輸出負(fù)脈沖；方式3起方波發(fā)生器作用，[(n+1)/2]計(jì)數(shù)完成之前為高電平，對(duì)余下的[(n-1)/2]計(jì)數(shù)時(shí)輸出低電平。

    控制電路主要由單片機(jī)at89c51及邏輯門電路組成。at89c51最高工作頻率達(dá)24mhz，內(nèi)含4kb的flash存儲(chǔ)器。用于82c54的初始化、控制計(jì)數(shù)脈沖的通斷、計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)、停止及完成系統(tǒng)中其它任務(wù)。

    脈寬調(diào)制電路主要由阻容電路、單穩(wěn)態(tài)電路(如74ls/hc123)組成。該電路主要用于調(diào)整各驅(qū)動(dòng)脈沖之間的相位關(guān)系。74ls(hc)123是可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。在觸發(fā)脈沖的上升沿(接b端)或下降沿(接a端)的作用下，輸出q為高電平，經(jīng)過延時(shí)tw后，輸出q返回低電平；如果輸出高電平期間，觸發(fā)脈沖又到來，則高電平又會(huì)從此刻延時(shí)tw，因此如果觸發(fā)脈沖在高電平期間不斷到來，則高電平將要被無限期的延遲，即輸出為高電平；當(dāng)外接電阻為r且電容c>1000pf時(shí)，tw=0.45 * r *c 。

    圖1驅(qū)動(dòng)電路原理圖

    圖2系統(tǒng)框圖

    系統(tǒng)實(shí)例

    系統(tǒng)組成

    本系統(tǒng)用于測量螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的槳葉的偏振角。由于螺旋槳具有剛性，其轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不僅存在擺動(dòng)，而且存在振動(dòng)，對(duì)其偏擺角的測量需要在螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)過程中采集其瞬態(tài)的位置，利用ccd的成像特性，將螺旋槳瞬態(tài)的位置信息通過ccd成像，光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，傳輸給cpu處理。系統(tǒng)框圖如圖2所示。

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