一种基于单片机的可控成像系统设计

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1、20第113年4卷1第月215期日现代电子技术Jan．2O11ModernElectronicsTechniqueVo1．34NO．2一种基于单片机的可控成像系统设计颜豪，陈泽祥(电子科技大学光电信息学院，四川I成都610054)摘要：基于彩色面阵CCD传感器设计的高速实时图像采集系统，以信号处理芯片CXD3172AR为核心，可实现输出标准PAINTsc格式的视频信号，具有自动白平衡、自动曝光、缺陷补偿等功能，并构建优化的模拟前端电路(包括相关双采样和自动增益控制)大幅度提高了采集数据的信噪比。根据DSP芯片具有参数化控制的特点，通过单片机实现与DSP的特殊通讯传

2、输协议来配置DSP参数，并使用外部开关控制完成各种信号处理功能。通过仿真调试，该电路很好地实现了图像采集和控制功能。关键词：单片机；CCD；可控化；图像采集中图分类号：TN919—34文献标识码：A文章编号：1004—373X(2011)02—0188—03ControllableImagingSystemDesignBasedonMCUYANHao，CHENZe-xiang(SchoolofOptoelectronicInformation，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu6100

3、54，China)Abstract：Thehigh—speedandreal—timeimagingsystembasedoncolorarrayCCDsensorwasdesigned，whichusedCXD3172ARasthecore，implementedthestandardPAI／NTSCformatvideooutputwithautomaticwhitebalance，autoex—posure，blemishcompensationandotherfunctions，andconstructedanoptimizedanalogfront—en

4、dcircuit(includingCDSandAGC)tOimprovesignaltonoiseratioofacquisitiondata．Meanwhile，basedontheparameterizedcontrolcharacteristicofDSPchip，thesystemrealizedthespecialcommunicationtransferprotocolbetweenDSPandMCUtoconfigureDSPparameters，andcontrolledvarioussignalprocessingfunctionthrough

5、externalswitches．Aftersimulationanddebugging，thecircuitachievesgoodcharacteristicsofacquisitionandcontro1．Keywords：MCU；CCD；controllable；imageacquisition0引言1系统组成光学成像系统是将光学信息转化为人们更易处理该系统由CCD、模拟前端AFE(包括相关双采样的电子信息的重要工具，特别对于智能监控、医学诊断CDS和自动增益控制AGC)、信号处理模块、微处理器及消费电子领域，其重要性就更大。随着成像系统功能模块以及模拟数

6、字输出模块等组成。系统框图如图1的复杂化，摄像机的便携易控性成了设计中需考虑的重所示。要要素。自从1969年WillardS．Boyle和GeorgeE．Smith发明电荷耦合器(CCD)以来，它一直就是光学成像系统的首选传感器。相对于目前发展快速CMOS图像传感器，它仍然具备噪声低，动态范围高的优点。而CCD的模拟前端决定了采集信号的质量，对整个系统信噪比有着决定性的影响，因此对它的噪声抑制是设计中的重点l_1]。完成各种图像处理功能的模块是成像系统的核心，针对低照度视频信号成像]的设计要求，采用专业信号处理芯片进行各种处理，通过单片机图1CCD成像系统框图(M

7、CU)对信号处理芯片(DSP)进行参数配置，以完成图中CCD传感器是整个系统的基础，外部光学信各种复杂运算功能的控制，简化了系统的逻辑设计，使号通过光电转换才能进行各种处理。传感器输出模拟其具有良好的可控性。信号将经前端放大，以差分输入的方式进入AFE，然后通过一系列模拟信号的降噪放大处理(CDS，AGC)，进收稿日期：201009一l3入信号处理模块进行各种运算处理。信号处理模块是基金项目：教育部留学回国人员科硕启动基金(GGRYJJ07—2)第2期颜豪等：一种基于单片机的可控成像系统设计189连接CCD输出和后端通用设备的桥梁，专业信号处理持的最大传输速率为4

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