磨损度的CCD光电非接触检测技术研究

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1、磨损度的CCD光电非接触检测技术研究中期检查报告磨损度的CCD光电非接触检测技术研究项目在分析基本检测原理的基础上，进行基础实验的可行性验证，确定系统设计方案。通过实践，系统的整体构架设计完成，包括轧车昆的模型，CCI）传感器的驱动电路设计，二值化电路的设计，数据的简单分析，上位机的界面编写，数据的初级显示。通过驱动电路，我们可以得到CCD传感器的输出信号，用示波器观察输出的视频信号，可以明显的看到，CCD的输出信号幅值在随光照强度呈线性变化，且反应较为敏感。多次程序的矫正，得到了驱动CCD的脉冲，使我们对驱动脉冲的理解更为深刻。得到的信号进行了简单的AD转换，用STC12C5A60S2单片

2、机处理，在1602液晶显示器能显示出来处理的数据。在应用到CCD的光电信息系统中，首先必须产生正确的驱动脉冲，使CCD每个像元上的电荷信号渐次转移输出，保证CCD正常工作.然后再对CCD的输岀信号进行调理和AD转换,完成数据采集.本文根据所选的图像传感器TCD1251UD的时序特点，设计了驱动脉冲的逻辑电路，通过仿真分析和实际测试检验了波形的正确性.并利用单片机的控制，对线阵CCD的输出数据进行快速釆样、存储及数据分析处理.下面是驱动仿真结果：图1驱动电路图及仿真脉冲SourceBCDiiii卜KSI■K%*/vrIamcIcSvrr-♦cmMI▼%igitaiOscilloscopeCha

3、nnelCLevelACiAutoOne-ShotCursorsJdJiannelBChannelD图2脉冲相位关系从上往下依次为PA、PB、RS、SHo从示波器上看曲fpA二l/(50)MHz,其中50为估计的，实际上为48.2左右，而我的单片机速度是上图单片机的24倍，故采用我的单片机时f=l/2MHzo同样fRS=lMHz本设计所采用的线阵CCD为东芝公司的TCD1251UD型，该器件是一种高灵敏度、低暗电流、2700像元的二相线性CCD,工作电压为12Vo其中1A,1B分别为驱动时钟的第一相和第二相，2A、2B分别为末极时钟的第一相和第二相，SH为转移脉冲，RS为复位脉冲，这6个脉冲

4、的幅值人小均为+5V,OD为驱动电源电压，其值为+12V,SS是地，OS为信号输出，DOS为补偿输出.其驱动电路由SH、1、2、RS四路脉冲组成。TCD1251UD的四个驱动脉冲之间的关系如图2所示.转移脉冲SH的脉冲宽度没有要求，其下降沿是每行输出的起始点；时钟脉冲1,末极时钟2是频率相同、占空比均为50%、相位相差90度的两路脉冲，其作用为驱动信号电荷进行定向转移；复位脉冲RS的频率是1、2频率的二倍，它能清除输出极输出一个单元电荷后所剩余电荷，以保证下一个单元电荷电压的正确输出。四路驱动脉冲的正确驱动下，该图像传感器将产生有效光电信号OS和补偿信号DOSo1、下图是系统的整体组装图:图

5、3系统总汇图包括电源、轧楹模型、驱动电路、CCD传感器、液晶显示2、轧辐模型图4轧馄模型3、系统总电源图5电源采用7805、7812自制标准的5V及12V电源。4、驱动电路图6驱动板采用STC12C5A60S2单片机进行编程产生驱动时序5、CCD传感器图7TCD1251UDCCD传感器选择东芝公司的TCD1251UD,这是一种高灵敏度、低暗流的含有2700像元的线阵CCD图像传感器。6八输出信号从图8可以看出转移脉冲OS有尖峰脉冲的出现，因此考虑用滤波电容消除尖峰脉冲，经过滤波之后的波形变坏了，所暂且不进行滤波。但信号随着光照强度呈线性变化，说明驱动的正确性。图8OS输岀端的原始信号波形7、

6、信号放大电路图9差分放大器CCD输出的有效信号OS是含有经过光积分的有效光电信号，而补偿信号DOS则反映了CCD的暗电流特性，也反映了CCD在复位脉冲的作用下信号传输沟道产牛的容性干扰OS和DOS的理想输出波形，易看出两信号被RS容性干扰的相位是相同的，可以利用差分放大器完成信号的放人与抑制共模干扰作用.图9是OS和DOS在AD转换前的信号调理电路8、信号的A/D转换图10信号的AD转换显示的数据STC12C5A单片机里面自带有10位AD转换，通过程序可以把信号进行处理,在1602液晶显示器显示出来。本文介绍了光学传感器TCD1251UD的驱动电路及数据采集系统的设计方案和实现方法，从实验的

7、结果来看，木设计能使TCD1251UD正常工作，产牛稳定的输出信号，同吋通过模、数转换电路得到的数据。完成了中期的目标，为接下来的研究打下了坚实的基础。附件驱动程序：#include#includesbitPA=PlAO;〃时钟1sbitPB=P1A1;〃时钟2sbitRS=P1A2;〃复位脉冲sbitSH=P1A3;〃转移脉冲unsignedintvalue_h