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摘 要
在当今时代，随着前端采集信息速度的不断提升，实时处理数据的速度越来越快，高速串并口也应运而生。RS-232C是由美国电子工业协会（EIA）正式公布的，在异步串行通信中应用最广的标准总线。本文介绍了基于RS-232C 的CCD信号处理电路。
CCD即电荷耦合器件是一种新型的固体成像器件，它既具有光电转换的功能，又具有信号电荷的存储、转移和读出的功能。http://www.16sheji8.cn/
本文从线阵CCD出发，系统地介绍了CCD的基本工作原理、特性及应用。对由CCD产生的信号的采集和处理做了一定的研究，介绍高速数据采集及处理的实现方法，在单片机与高速A/D转换器之间以静态存储器作缓冲器,用CPLD控制A/D与存储器，进行高速数据采集,并给出了设计方案。
关键词：线阵CCD 高速静态存储器 A/D转换器 单片机 CPLD
ABSTRACT
Nowadays, along with the speeding of collecting information on the head, real-time data processing is becoming faster and faster. The high-speed serial interface and the high-speed parallel interface were created, RS-232C is published in due form by the EIA, which is the most widely used standard bus in asynchronous serial communication. This paper is going to introduce the signal processing linear CCD based on RS-232C.
CCD namely the charge coupling machine is a kind of new solid resembling machine piece, it not only has the ability of light-electricity conversion, but also has the signal electric charge saving, transferring and the function of read-out.
The article starts with the linear CCD, introduce the basic work principles, characteristics and applications of CCD systematically, and also do some research on the signal which comes from the linear CCD, advise the implement method about how to collect high speed data, using a static memory as a buffer between single-chip microcomputer and high-speed A/D converter. Finally, advancing the design decision.http://www.16sheji8.cn/
Key words：linear CCD, high speed static memory, A/D converter, single-chip microcomputer, CPLD
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 CCD图像传感器的发展 1
1.2 CCD的分类与基本特性 1
第二章 CCD的工作原理 4
2.1 CCD的电荷存储 4
2.2 CCD的电荷耦合 6
2.3 CCD的特性参数 8
第三章 TCD1206的具体设计 10
3.1 驱动电路的设计 10
3.2 CCD信号的处理方法 13http://www.16sheji8.cn/
第四章 线阵CCD信号处理电路的研究 15
4.1 信号的A/D数据采集 15
4.2 线阵CCD信号处理电路中存储器的设计 17
4.3 基于CPLD的数据采集的设计 20
4.4 信号处理电路中RS232串口的应用 21
4.5 数据采系统的硬件电路设计 24
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附录 TCD1206完整的驱动时序 30
第一章 绪 论
图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，数码相机由几十万像素，发展到400、500万像素甚至更高。其关键零部件——图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象。图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。本章将主要简介CCD。http://www.16sheji8.cn/
1.1 CCD图像传感器的发展
CCD（Charged Coupled Device）于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500-800万象素。
CCD主要由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及最底下的电子线路矩阵所组成。目前的CCD组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩小到十分之一以下。今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位面积将会更加的缩小。
1.2 CCD的分类与基本特性
CCD有两种基本类型【1】：（1）电荷包存储在半导体与绝缘体之间的界面，并沿界面传输，这类器件称为表面沟道CCD，简称SCCD。（2）体沟道CCD——电荷包存储在离半导体表面一定深度的体内，并可在半导体体内沿一定方向传输，有时也称为埋沟道器件。CCD又可分为线型（Linear）与面型（Area）两种，其中线型应用于影像扫瞄器及传真机上，而面型主要应用于数码相机、摄录影机、监视摄影机等多项影像输入产品上。因应不同种类的工作需求，工业界发展出四种不同类型的 CCD：线性Linear、扫描Interline、全景Full-Frame和全传Frame-Transfer。
CCD的特点：1高解析度;2低噪声，高敏感度;3动态范围广;4良好的线性特性曲线;5大面积感光，光谱响应广;6低影像失真；7体积小，重量轻；8低耗电力，不受强电磁场影响；9电荷传输功率佳；10可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。
基本特性：http://www.16sheji8.cn/
光电转换特性【12】:
存储于CCD像敏单元中的信号电荷包是由入射光子被硅衬底材料吸收，并被转换成少数载流子（反型层电荷）形成的，因此，它具有良好的光电转换特性。它的光电子转换因子γ可达到99.7%以上。另外，CCD的光电转换特性为线性的。
光谱响应:
光电成像器件的光谱响应取决于光电转换材料的光谱响应，其短波有时受窗口材料的吸收特性影响。
动态范围:
饱和暴光量和等效噪声暴光量的比值称为CCD的动态范围。CCD器件动态范围一般在103-104数量级。换种说法动态范围由势阱中可存储的最大电荷量和噪声决定的最小电荷量之比决定。
势阱中的最大信号电荷量：http://www.16sheji8.cn/
CCD势阱中可容纳的最大信号电荷量取决于CCD的电极面积及器件结构（SCCD还是BCCD），时钟驱动方式及驱动脉冲电压的幅度等因素。
