Ccd信號自動增益調整系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種信號調整裝置，尤其是C⑶信號自動增益調整系統。
【背景技術】
[0002] 為了確知某一測試對象的各項特性，我們常常要借助各種儀表和各種手段（直接 測量或遙測）來獲得各種各樣的測量結果（數據）。但若直接對CCD輸出的模擬信號進行 數據采集而不加任何預處理，就直接使用，則是非常不適當的。要使采集的信號正確的反映 被測參數的特性就要對信號加以監控。在物體位移測量系統中，以CCD作為位移傳感器。 當激光頭發出的激光照射在被測物體表面上，反射光經過透鏡聚焦后成像于CCD光敏單元 上，而CCD驅動電路以一定頻率的脈沖驅動CCD輸出反映物體位移信息的信號。處理時再 將此信號經過A/D轉換，采集后送到單片機或計算機進行運算。但在實際的工作中，若更 換了被測物體或同一被測物體的表面對激光的反射率變化比較大，在較強的輸入光下，有 可能使連續的CCD光敏單元產生飽和的電荷，從而使的模擬信號出現在數據采集條件要求 之外，不真實反映被測物體的位移信息，這樣經過AD轉換后進行數據處理的結果會影響測 量的精度，使誤差表現較大。
【發明內容】
[0003] 本申請要解決的技術問題是克服上述缺陷，提供一種CCD信號自動增益調整系 統。
[0004] 為解決上述技術問題，采用的技術方案是：
[0005] C⑶信號自動增益調整系統，包括檢測電路、調整電路及微處理器；微處理器為 89C51單片機，檢測電路中包括由比較器LM124A、比較器LM124B、二極管、電容連接組合的 峰值保持電路，SH為CCD的幀轉移信號，0S為CCD輸出的模擬電壓，經峰值保持電路采樣后 輸送至A/D轉換器ADC0832的輸入通道VI，并由通道D0送至微處理器，微處理器通過JK 觸發器控制NPN三極管的導通或截止；調整電路包括數字控制電位計X9313,數字控制電位 計X9313分別與驅動電路和微處理器連接。
[0006] 本發明的有益效果是：本發明的CCD自動增益控制電路，調整時采用逐次逼近的 方法，采用適當的步長，就可以達到較好的收斂速度，使整個系統得到好的效果；由于系統 采用檢測、調整模塊，以微處理器為核心，使整個系統清晰。運行速度快，提高了以C⑶作為 傳感元件的測量系統的精度，并且避免了人工調整的麻煩，便于使用。
【附圖說明】
[0007] 圖1是檢測電路的電路圖；
[0008] 圖2是調整電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0009] CCD測量系統的精確程度與CCD輸出模擬信號的峰值電壓范圍相關，有三種方法 使得CCD信號保持在線性范圍內，一種是通過調節外部光照強度，另兩種是通過手工或自 動調整CCD感光時間的方法使輸出的模擬電壓的峰值在一定電壓范圍之內。面陣CCD對目 標與背景的襯比即背景光的亮度有一定的要求，光太強或太弱都會對襯比度產生影響。為 了在工作中使襯比度最佳，被俘獲目標經過光學鏡頭成像于面陣CCD靶面，系統通過提取 CCD相機的視頻信號，測出背景光強弱，并以此為根據，時刻調節背景光，減小或增加光的能 量，使襯比度最佳。線陣CCD傳感器輸出的模擬電壓與入射光光強、幀轉移頻率有關，且隨 著入射光光強的增加而增大，隨著幀轉移頻率的提高而減小。當入射光越強，或幀轉移脈沖 頻率越小、即積分時間越長，則對應的光敏單元捕捉到的光量越多。
[0010] C⑶信號自動增益調整系統，包括檢測電路、調整電路及微處理器；微處理器為 89C51單片機，檢測電路中包括由比較器LM124A、比較器LM124B、二極管、電容連接組合的 峰值保持電路，SH為CCD的幀轉移信號，0S為CCD輸出的模擬電壓，經峰值保持電路采樣后 輸送至A/D轉換器ADC0832的輸入通道VI，并由通道D0送至微處理器，微處理器通過JK 觸發器控制NPN三極管的導通或截止；調整電路包括數字控制電位計X9313,數字控制電位 計X9313分別與驅動電路和微處理器連接。
[0011] 圖1為檢測電路圖，SH為CCD的幀轉移信號，單片機采用中斷方式響應SH的下降 沿。當CCD模擬電壓轉移完后.產生SH脈沖信號，其脈寬大于單片機3個周期，符合單片機 中斷信號采樣的要求。圖1中0S為C⑶輸出的模擬電壓，通過由比較器LM124A、LM124B以 及二極管、電容組合的峰值保持電路進行峰值采樣。采樣后保持的峰值電壓再輸送至A/D 轉換器ADC0832的輸入通道vl。其轉換后的結果通過DO位送給微處理器，89C51再判斷這 個峰值的大小是否符合預先設置的要求，進而調節CCD驅動電路的幀轉移的頻率，從而調 節C⑶模擬電壓峰值的范圍。ADC0832是8位逐位逼近式A/D轉換器，其轉換所需時間為 32uS。雖然轉換速率不高，但足以滿足電路的要求。其優點是封裝簡單，功耗低。其微分輸 入模擬電壓的特性提高了共模抑制比。參考電壓內部連接至電源電壓，無需另外輸入。輸 入模擬電壓的范圍為〇~5v。最大的優點是可以雙通道模擬電壓輸入，通過編程方式對通 道進行方式選擇。單片機通過對JK觸發器進行復位或置位來控制NPN三極管的導通或截 止，從而控制電容的放電或電壓的保持。由于在系統中要求對CCD峰值電壓進行采樣，因而 需要在C⑶前一幀內進行峰值采樣保持，并且在下一幀，在單片機對A/D輸送的數據處理 完后才對電容放電。因而電路需要兩幀進行調節一次。由于CCD驅動電路的幀轉移頻率與 由電阻R、電容C及門電路組成的多諧振蕩電路相關，改變電阻R的阻值就可以改變振蕩頻 率，從而改變CCD幀轉移頻率。
[0012] 圖2是調整電路。X9313器件是數字控制電位計，器件主要由計數器，譯碼部分、 電阻陣列、觸點開關、控制部分、非揮發存貯器幾部分組成。電阻陣列由31個串連電阻元件 和~個觸點開關網絡組成。每一個電阻元件的兩端通過觸點與滑動端Rw相連。系統工作 時，單片機根據A. /D轉換值進行調整，當峰值高了時，降低X9313的等效電阻。反之，則 加大。
[0013] 將采用自動增益調整的CCD測量系統與未采用自動增益調整的CCD測量系統進行 比較。首先，調整光強使C⑶工作在這種狀態下：一段連續的C⑶光敏單元輸出飽和的離散 電壓。測得的實驗數據如下表所示。
[0014]
【主權項】
1. CCD信號自動增益調整系統，其特征在于；包括檢測電路、調整電路及微處理器；微 處理器為89巧1單片機，檢測電路中包括由比較器LM124A、比較器LM124B、二極管、電容連 接組合的峰值保持電路，SH為CCD的峽轉移信號，0S為CCD輸出的模擬電壓，經峰值保持電 路采樣后輸送至A / D轉換器ADC0832的輸入通道VI，并由通道DO送至微處理器，微處理 器通過JK觸發器控制NPN H極管的導通或截止；調整電路包括數字控制電位計X9313,數 字控制電位計X9313分別與驅動電路和微處理器連接。
【專利摘要】CCD信號自動增益調整系統，包括檢測電路、調整電路及微處理器；微處理器為89C51單片機，檢測電路中包括由比較器LMl24A、比較器LMl24B、二極管、電容連接組合的峰值保持電路，SH為CCD的幀轉移信號，OS為CCD輸出的模擬電壓，經峰值保持電路采樣后輸送至A／D轉換器ADC0832的輸入通道V1，并由通道D0送至微處理器，微處理器通過JK觸發器控制NPN三極管的導通或截止；調整電路包括數字控制電位計x9313，數字控制電位計x9313分別與驅動電路和微處理器連接。CCD自動增益控制電路，采用檢測、調整模塊，以微處理器為核心，使整個系統清晰。運行速度快，提高了以CCD作為傳感元件的測量系統的精度，并且避免了人工調整的麻煩，便于使用。
【IPC分類】H04N5-372
【公開號】CN104639851
【申請號】CN201310554337
【發明人】樊勇, 龍寧
【申請人】成都龍騰中遠信息技術有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月8日