彩色线阵CCD三通道数据采集系统的设计与实现

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1、彩色线阵CCD三通道数据采集系统的设计与实现常丹华陈丽娟（燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004）摘要：设计了针对彩色线阵CCDTCD2252D的数据采集系统，对彩色CCD的三路RGB值进行同时采集，采用3个A/D转换器进行模数变换，通过CPLD内集成的三选一通道选择电路，使3路数据顺序缓存在FIFO中，经由USB2.0接口传送到计算机中存储、显示和处理，具备无线反馈控制接口。整体设计能对彩色CCD信号进行可靠的传输，有很强的扩展性和应用价值，可以应用于很多场合。关键词：彩色线阵CCD；数据采集系统；USB2.0接口；无线接口中图分类号：TP274+.2文献标识码：

2、ADesignandImplementationofThreeChannelsDataAcquisitionSystemforColorLinearCCDCHANGDan-huaCHENLi-juan(InformationScienceandEngineeringCollege.YanshanUniversity.Qinhuangdao066004.China)Abstract:ThedataacquisitionsystemisdesignedforcolorlinearCCDTCD2252D.ThethreechannelsRGBvalueofthecolorCCD

3、issampledatonetime.ThreeA/Dconvertersareusedforanalog-to-digitalconvert.ThethreechanneldatathroughthechannelselectioncircuitinCPLDandiscachedorderlyinFIFO.ThedataistransferredtocomputerbyUSB2.0interfaceforstorage、displayandprocessing.Thesystemhasawirelessfeedbackcontrolinterface.Thewholed

4、esigncantransfertheCCDsignalreliablyandhasbetterexpansibilityandapplicationworth.Itcanbeusedinmanyapplicationsituations.Keywords:ColorlinearCCD;Dataacquisitionsystem;USB2.0interface;Wirelessinterface1.引言CCD器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。将CCD技术、计算机图像处理技术与传统测量方法相结合，能获取被测对象的更多信息

5、，实现快速、准确的无接触测量，显著提高测量技术水平和智能化水平。针对CCD信号的采集及采集之后的信号如何与计算机进行信息通信就成为CCD应用的一个重要问题，而能够针对CCD每一个像素进行高速采集并实时的传输给计算机处理，将会大大的提高采集到的CCD信号的精度并解决实时处理的问题，这在CCD信号采集和处理领域都将非常广阔的前景。目前，使用彩色CCD采集图像信号的应用越来越多。例如温度测量中，由CCD的光谱响应特性、光电转换特性可知，使用彩色CCD采集输出的RGB值可得到被测物体表面图像中的亮度和色度信息，并根据比色测温原理计算出物体的表面温度场[1]。彩色线阵CCD的每个像

6、素的R、G、B值是同时输出的，所以设计对彩色线阵CCD的RGB输出值进行采集并传送到计算机的采集系统具有很大的实用性。本文针对彩色线阵CCD的一种TCD2252D设计了可同时传输R、G、B三路信号的采集卡和应用界面程序，实现对彩色CCD每个像素的高速可视化采集并且具备USB2.0接口和无线控制输出端，集采集数据、处理数据、反馈控制于一体。对于不同型号CCD或者单通道黑白CCD信号的采集，只需修改软件部分，具有很强的扩展性。2.整体设计方案整体设计采用模块化的设计思想，各个模块之间相互独立。整体设计框图如图1所示。首先将彩色CCD的3路模拟输出信号通过A/D转换成3路数字信

7、号，通过CPLD进行时序设计将3路数字信号顺序存入到先进先出存储器（FIFO）中缓存，再由具有USB2.0接口的微处理器将数据传输到计算机中进行存储、显示和处理，可以通过无线接口端将计算机的控制信号反馈到被测端，实现对被测端的控制。下面对各个模块的功能以及方案逐一介绍。图1整体设计框图2.1TCD2252D的驱动电路模块TCD2252D是一种高灵敏度、低暗电流、2700像元的内置采样保持电路的彩色CCD图像传感器。具有R、G、B三路信号输出，一帧图像的有效像敏单元数目是2700像元×3列[2]。输出信号频率典型值为1MHz。由