基于单片机的线阵CCD实时检测系统方案设计

控制输出驱动的时序信号，可以通过修改程序方便地修改输出时序，单片机是靠指令产生I／O口的输出逻辑，在使用逻辑转移指令时，必须注意精心配置，避免产生驱动时序相位上的不同步。因为转移指令要根据某些条件产生程序分支，而分支程序在不同的条件下执行周期通常不同，会造成CCD驱动时序不同步。

检测过程描述：参见图2的系统电路图，当CCD被驱动后因其光电特性会有视频模拟信号Vout输出，信号如图4所示。可以看出：模拟信号Vout在CCD扫描到深色区和白色区有明显的幅值大小区别，要提取的信息就是这个变化的电压信号，但单片机不能直接处理模拟信号Vout，因此必须先将Vout通过二值化处理得到数字信号BIN(见图2二值化电路部分)。这样便得到了反映白线左右两个边缘的脉冲信号BIN。为了方便上位机的处理，不直接输出信号BIN，而是将BIN反馈给AT89C2051，让其通过程序编制来捕捉其上升沿和下降沿的跳变，再从另外的引脚输出与BIN上升沿和下降沿同步的负脉冲信号BIN_OUT。这样上位机可方便地通过中断检测到白线的左右侧。这里AT89C205l还要输出一个同步信号FC(即驱动转移脉冲φTG)。因为系统是在连续扫描地面信息，故FC脉冲可标志CCD上一次扫描的结束和新一行扫描的开始。新一行开始扫描时，上位机收到FC负脉冲后可进入中断对定时器TO、Tl清零并立即开始计数。当收到BIN_OUT的第一个负脉冲后进入中断并停止，定时器TO；当收到BIN_OUT的第二个负脉冲后进人中断并停止定时器T1，读出定时器TO、T1里的数t0、t1。t0、t1便反映了路面白线的坐标位置，很明显t1与t0之差便是白线宽度。

综合以上驱动和检测信号要求得出：在主程序中用一个死循环产生连续的四路驱动脉冲，并通过嵌入相应的其他功能的指令来保证四个驱动脉冲的相位关系，对BIN信号的上升沿和下降沿的判断也在此循环中完成。对BIN信号的当前状态还必须有一个状态标志BIN_STATE。一旦遇到BIN信号有电子变化便给出相应的BIN_OUT负脉冲，而BIN_OUT恢复高电平是靠定时器TO溢出中断服务程序实现的。

本系统用一片小型单片机完全实现了预定功能，几乎没有复杂的外围电路器件，结构简单可靠，硬件、软件代价都较低，系统成本预算较低。整个检测系统角在机器人视觉上实验效果也非常理想。系统可根据具体的需要和要求进行扩展和改变，如增加信号输出、改变检测系统和上位机的信号接口等。