POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA WYDZIAŁ ELEKTRONIKI i INFORMATYKI

1. POLITECHNIKA KOSZALIŃSKAWYDZIAŁ ELEKTRONIKIi INFORMATYKI PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKAGrzegorz Glinka„Układ sterowania linijką CCD” Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja Rodzaj studiów: Dzienne magisterskie Specjalność: Optoelektronika i Fotoenergetyka Promotor: dr inż. Leszek BychtoKOSZALIN 2006

2. Cel pracy Celem pracy było zaprojektowanie oraz wykonanie układu służącego do sterowania linijką CCD

3. Realizacja celu pracy wymagała wykonania następujących zadań: • Analiza działania oraz sposobów sterowania sensorami liniowymi CCD • Opracowanie projektu oraz wykonanie układu sterującego linijką CCD • Analiza poprawności działania układu sterującego

4. Zastosowanie sensorów liniowych CCD

5. Sensor do detekcji obrazów barwnych Vcc Φ2 4 14 D14 D15 D63 S1 Bramka odczytu Bramka odczytu Bramka odczytu 2700 2700 2700 Driver Driver • 11 ΦROG-B • 12 ΦROG-G • 13 ΦROG-R Vout-B 20 Vout-G 3 Vout-R 2 Clamp Rejestr CCD Rejestr CCD Rejestr CCD D14 D15 D63 S1 Driver Driver Clamp D14 D15 D63 S1 Driver Clamp Clamp Pulse Generator Driver 21 1 10 GND ΦRS Φ1 SONY ILX533K

6. System detekcji z wykorzystaniem sensora liniowego CCD Sekcja przetwarzania sygnałów z sensora liniowego CCD Sensor liniowy CCD Układ CDS Pamięć Interfejs ADC Logika sterująca Sygnały sterujące sensorem Sekcja sterowania

7. Możliwe sposoby realizacji sterowania sensorem

8. Sensor SONY ILX533K Złącze doprowadzenia sygnałów sterujących oraz odbioru wyjściowych sygnałów analogowych CCD Moduł sensora ILX533K

9. Sygnały sterujące sensorem Początek odczytu sygnału „nowej linijki” Odczyt ładunku z elementów fotoczułych do rejestru CCD ROG 1 2 RS Transfer ładunku w rejestrze CCD jeden piksel

10. Schemat blokowy systemu sterującego – logika sterująca Sygnały dodatkowe (impulsy wyzwalania oscyloskopu) Licznik Funkcje dodatkowe - wyzwalanie Blok wyjściowy Φ1 Φ2 ΦRS ΦROG Sygnały sterujące sensorem Sygnał enable Blok wstępnego formowania sygnałów sterujących Dzielnik częstotliwości Sygnał zegarowy Układ reprogramowalny Środowisko programowe: MAX+PLUS II

11. Blok wstępnego formowania sygnałów sterujących Licznik Blok wyjściowy Funkcje dodatkowe Wyjścia sygnałów sterujących sensorem oraz sygnałów dodatkowych Dzielnik częstotliwości Wejście zegarowe Wejście enable Logika sterująca – schemat ideowy

12. Wynik symulacji logiki sterującej – otrzymane sygnały sterujące Ustalenie właściwych parametrów czasowych sygnałów sterujących: poprzez dobór częstotliwości sygnału zegarowego oraz stopnia podziału w bloku dzielnika częstotliwości.

13. Gniazda Cinch wyprowadzeń sygnałów wyjściowych R G B sensora oraz sygnałów dodatkowych Blok zasilania Źródło sygnału zegarowego Złącze do połączenia z modułem sensora CCD Układ reprogramowalny Złącze JTAG Złącza portów I/O Układ sterujący

14. Interfejs ByteBlaster™ parallel port download cable zgodny ze standardem JTAG Interfejs programujący

15. Odczyt ładunku z elementów fotoczułych Transfer ładunku w rejestrze ROG 1 2 RS Częstotliwość sygnałów sterujących wynosi 750kHz, uzyskane sygnały sterujące posiadają kształt i parametry właściwe dla sterowania sensorem ILX533K. Uzyskane sygnały sterujące

16. Fragment sygnału niosący informacje o oddziałującym świetle czas Piksele efektywne Piksele optycznie ciemnie linijki Jeden piksel czas Sygnał wyjściowy sensora

17. Sygnał wyjściowy sensora c.d. Impuls powstały w wyniku oświetlenia środkowego obszaru linijki CCD Sygnał linii następnej Sygnał linii poprzedniej czas Czas odczytu całej linijki ≈ 4ms

18. Podsumowanie Dla realizacji celu pracy został zaprojektowany oraz wykonany układ sterujący sensorem liniowym ILX533K. Wykorzystany został reprogramowalny układ logiczny Otrzymane sygnały sterujące posiadają kształt oraz parametry zgodne z wynikami otrzymanymi podczas symulacji, jednocześnie kształt i parametry uzyskanych sygnałów są właściwe dla sterowania linijką ILX533K W końcowym etapie stopień wykorzystania układu reprogramowalnego wyniósł 22%  możliwość dalszego rozszerzania funkcji układu Kolejny etap: zaprojektowanie oraz wykonanie sekcji przetwarzania sygnałów z sensora liniowego. Ostateczny cel: umożliwienie obserwacji efektu działania sensora liniowego na monitorze komputera PC

19. Propozycja realizacji sekcji przetwarzania A/D Układ reprogramowalny convert data in clk CNV SDI A SDO IN+ SCK CNV SDI B SDO IN+ SCK CNV SDI C SDO IN+ SCK Pamięć PC Logika sterująca R G B Sygnały wyjściowe sensora liniowego • 250kSPS • 16-bitowa rozdzielczość • Szeregowy interfejs • Możliwość łączenia wielu przetworników A/D w łańcuch

20. Dziękuję za uwagę