目錄

1、面陣CCD與線性CCD

2、鏡頭相關知識

3、TSL1401?CCD描述

4、線性TSL1401?CCD特點

5、CCD引腳功能

6、內部電路圖

7、時序圖及曝光時間

8、曝光分類

8.1、單次曝光法

8.2、連續曝光法

9、像素采集方法

10、代碼實現

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1、面陣CCD與線性CCD

我們常說的攝像頭CCD模塊通常使用的是面陣CCD芯片，一般以OV系列面陣CCD最為常用。而TSL1401屬于線性CCD，也可以叫做線陣CCD。與面陣CCD相比，線性CCD最明顯的特點就是其只能采集一行的可視像素。在智能車競賽中，攝像頭組使用的是面陣CCD，而光電組則必須使用線性 CCD。

由上圖可以看出：

左邊圖像為面陣 CCD 采集的二維圖像，它的分辨率為 m*n,

右側的圖像為線性CCD 采集的一維圖像，分辨率為P*1。P為線性CCD器件的最大像素數，TSL1401的像素數為 128，因此可以將右圖紅框內的線分為 128 個點。

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2、鏡頭相關知識

SL1401CL 來說，一般市面上賣的鏡頭有三種，分別是57°、90°、120°，區別如下：

總結：度數越大，看得越寬

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3、TSL1401?CCD描述

TSL1401線性CCD傳感器包含128個線性排列的光電二極管。每個光電二極管都有各自的積分電路（由相關的電荷放大器電路和一個內部的像素數據保持功能組成），以下我們將此電路統稱為像素。總共128個像素，其中每一個具有光敏面積3,524.3平方微米。像素之間的間隔是8微米。每個像素所采集的圖像灰度值與它所感知的光強和積分時間成正比。

·灰度值：輸出電壓 Vout；

·光強：器件對給定光波長在電壓上的反應 Ve;(Ve=V/(μJ/cm2)* μW/cm2)

·積分時間：即曝光時間，tint。(指底片的感光時間，曝光時間越長底片上生成的相片越亮，相反越暗)

對128個像素的采集并輸出就用到了SI和CLK信號，在128個像素之外，還有一個開關邏輯控制和移位寄存器電路。SI通過該電路，控制每一個像素的積分和復位操作；CLK 通過該電路控制每一個像素電壓的依次輸出。

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4、線性TSL1401?CCD特點

實物圖：

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5、CCD引腳功能

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6、內部電路圖

圖中可以看到上面提到的像素電路、開關邏輯控制和位移寄存器電路。還可以看到一個 Gain Trim,該模塊對傳感器輸出的電壓進行增益調整，因此從AO引腳輸出的電壓無需再接其他運放，直接接入單片機的AD輸入引腳即可。每個像素的值可以在CLK的下降沿時從AO采集。

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7、時序圖及曝光時間

圖中第 19個CLK到下一個SI開始的這段時間，就是CCD的積分時間，即曝光時間。之前的18個CLK的時間為積分器的復位時間。

注意：在每個 SI 信號之后采集到的像素均是這個 SI 信號之前所曝光得到的圖像,并且在采集了 128 個像素后，還必須生成第 129 個 CLK 以結束本次采集。

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8、曝光分類

8.1、單次曝光法

該方法需要在兩個 SI 信號之間添加延時函數來控制曝光時間。缺點是占用 CPU 運行時間來進行曝光，即在曝光期間內CPU只能處于等待狀態。

8.2、連續曝光法

該方法的采集原理與單次法相同，只不過該方法利用定時器來控制SI信號的間隔，即曝光時間。主要通過設置定時器中斷周期時間來獲取不同的曝光時間，并在定時器中斷函數內進行AO的數據采集。

相比單次采集法，連續采集法可以節約CPU時間，利用定時器中斷實現曝光延時。

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9、像素采集方法

像素采集方法是使用者在SI持續高電平20ns后產生第1個CLK信號，并在每個CLK信號的下降沿時采集AO引腳的輸出的電壓值。在采集了128個像素后，還必須生成第129個CLK以結束本次采集。在第129個CLK之后到下一個SI信號之間的時間就是下次采集的曝光時間（這里說的曝光時間是忽略了第19到129個CLK之間的時間）。

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10、代碼實現

void RD_TSL(void) {u8 i=0,tslp=0;TSL_CLK=1; //設置為高電平，也就是設置曝光時間 TSL_SI=0; Dly_us(TIME_us);TSL_SI=1; TSL_CLK=0;Dly_us(TIME_us);TSL_CLK=1;TSL_SI=0;Dly_us(TIME_us); for(i=0;i<128;i++){ TSL_CLK=0; Dly_us(TIME_us); //調節曝光時間 //將讀取到的電壓值存入數組ccd_adc[tslp]=(u8)((float)Get_Adc(ADC_Channel_1)/4096*255);++tslp;TSL_CLK=1;Dly_us(TIME_us);} }

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一、CCD原理及实现方法的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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