线性CCD

综述：本文讲述了线性CCD是什么、由什么组成、工作原理、芯片TSL401的引脚和时序、线性CCD的时序。

1. 定义

线性CCD，只能采集一行像素，分辨率为128，也即是线性CCD≈128个光电传感器。经过光照时，光电二极管产生电流，再通过积分电路，转化为电压，就可以通过读取电压值来推出光照强度，再根据白色反射光照，黑色吸收光照，即可以知道地面黑色循迹线。

（思路：光照→吸收→电流低→电压低→是循迹路线）

2. 芯片TSL401

由于直接通过单片机读取CCD数据的话，需要读取128个数据，太占用单片机的IO口，于是运用了TSL401芯片。

（1）TSL401芯片引脚：

 

①电源引脚：VCC接高电平（3.3/5），GND接地

②信号引脚：AO是输出引脚，通过ADC读取AO就可以得到电压值；CLK是时钟引脚，SI是串行输入引脚，通过单片机的IO引脚控制CLK和SI的高低电平来模拟时序的高低就可以获取信息了。

（2）TSL401芯片时序图

 

①采集开始：CLK为上升沿，SI为高电平（不少于20us）且在CLK为下个高电平时为0

②数据采集：从采集信号开始后，采集128个数据

③采集结束：第129个CLK标志采集结束（不可以只有128个CLK），可以不采集了，也可以再次进行数据采集，但是再次采集需要将间隔20us（将数据从寄存器移到IO的最短时间）

④积分复位：采集开始的前18个周期不进行积分，只进行积分电容的电荷释放（积分复位）

⑤积分：采集开始的第19个周期开始积分

3. 线性CCD的功能框图

 

（1）上面电路讲解

①Pixel是一个像素电路，光电二极管收到光照后产生光电流，通过运算放大器将电压转到1脚。

②当S1接到1时，像素开始积分；当S1接到2时，积分开始复位，释放电荷。

③S2接到1时，采样电容与积分电路相连接，S2接到2时，采样电容进行电荷的保持，S2接到3时，采样电容与数据输出的运算放大器（后面的那个运算放大器）相连接，AO就可以输出数据。

（2）下面电路讲解

下面是数据寄存器。

（有点难理解，需要多读几遍）

①SI为高，CLK为时钟上升沿时发出“hold”信号，S1开关由1接到2，进行积分的复位；同时，S2开关由1接到2，进行了采样电荷的保持。

②当下一个CLK上升沿到达后，Q1为1（高电平），S2开关由2接到3，与后面的运算放大器相连接，即可以在AO口读取数据值。

③当下一个CLK上升沿到达后，Q1的数据就会移动到Q2，相应的像素2的S2就会从2接到3，像素1的S2从3接到2，以此类推。（也就是一个一个往后推）

④当前18个数据周期完毕后，完成积分复位，S1从2接到1，开始积分，前18个像素的S2从2接到1，开始积分。

⑤当第19个CLK上升沿到达后，第19个像素的S2从2接到3，接到AO口，同时，第18个像素的S1就会从2接到1进行积分。

⑥依次将128个数据处理完，128个CLK周期读取了128个数值，但是第128个像素的S2仍然在3上，没有接到1上进行积分，所以，最低需要129个CLK周期结束采集。

（3）积分时间

积分时间是积分器中电容的充电时间，积分时间越长，AO输出的电压范围越大，黑色与白色就可以区分得更明显，但是，积分时间太长会小车导致采集数据得时间变长，不不易于操控小车。

积分时间=完整周期时间-18个CLK周期时间

完整周期时间=129个CLK周期时间+距离下次采样的时间。

改变积分时间:控制两次采样之间的时间

4. 学习视频

CCD学习视频

---

侵权联系删除！