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基于线阵CCD高反射物体图像采集设计与实现

赛华松  
【摘要】: 图像扫描技术已经广泛地应用于生产和检测系统中,其中核心的器件是图像传感器,即光电耦合器件CCD (Charged Coupled Device),该技术已经发展成了一项具有广泛应用前景的新兴技术,成为现代光电子与测试技术中最受关注的研究热点之一。由于CCD具有灵敏度高、噪声低、成本低、小而轻的特点,在国防军情、科研、图像通信、工程测量等领域都有很广泛的应用。 本课题主要研究内容是一种应用于高反射物体金属标牌的线阵CCD图像采集系统。首先详细分析了线阵CCD的工作原理,在此基础上采用CPLD(复杂可编程逻辑器件)设计了线阵CCD的驱动脉冲产生电路;然后对线阵CCD外围电路以及A/D转换电路进行了设计;最后设计了以ARM微控制器为核心的图像处理系统硬件电路。 系统总体设计思路如下:线阵CCD采集到的光电信号经过仪表放大器的差分放大等处理后,进入ADC中进行模数转换,转换后的数据在CPLD的控制下写入双口RAM, ARM微处理器在读取脉冲的驱动下对存于双口RAM中的数据读入并进行进一步的图像处理。 系统设计的主要难点在于线阵CCD驱动时序电路的设计。传统的线阵CCD驱动电路设计方法主要有:直接数字电路驱动、单片机口驱动、EPROM驱动、主用IC驱动等,主要缺点是硬件电路复杂、调试困难、修改困难等。本文在图像采集系统中采用了CPLD(复杂可编程逻辑器件)米设计线阵CCD驱动时序电路,从而简化了硬件电路,缩短了设计周期,并且可以随时更新驱动时序设计,提高了整个电路的可靠性和灵活性。文中线阵CCD驱动时序电路采用的CPLD为Altera公司的EPM240T100C5,整个驱动电路的设计是在QuartusⅡ开发环境下完成的,并经过了功能仿真和时序仿真,最后通过对线阵CCD的调试,结果表明所设计的驱动电路符合线阵CCD的要求,线阵CCD正常工作,输出稳定可靠的电信号。


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