專利名稱：一種接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及圖像掃描應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖像信號采集傳感器種類繁多，應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣闊。常用到的圖像采集傳感器主要有接觸式圖像傳感器、電荷耦合元件、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體等作為掃描影像的傳感器。接觸式圖像傳感器為線性傳感器的一種，是用來將平面的圖像或文件掃描成電子格式，以便儲存、顯示、處理或傳輸?shù)墓怆娫?。產(chǎn)品具有輕、薄的特性，且由于組裝容易，可即插·即用，可節(jié)省生產(chǎn)成本。接觸式圖像傳感器在很多圖像采集傳輸系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。圖像信號采集傳感器信號采集與處理一直是研究的熱點(diǎn)，目前，所采用的信息采集、處理控制板主要包含獨(dú)立的時鐘發(fā)生電路、高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器等，該類控制板能夠滿足一般圖像傳感信號采集，但會增加系統(tǒng)的成本，降低系統(tǒng)的工作效率。此外，在進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時其參考電壓固定不變，不利于在各種惡劣的情況下進(jìn)行圖像采集。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、實(shí)時性好接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，包括單片機(jī)和分別與之連接的接觸式圖像傳感器(簡稱CIS傳感器)、用于將接觸式圖像傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的信號采集模塊、電機(jī)控制模塊以及USB通信模塊；所述單片機(jī)(I)包括電源電路、用于產(chǎn)生接觸式圖像傳感器工作時所需要的高頻時鐘信號的晶振電路和存儲器。優(yōu)選的，所述信號采集模塊，包括一個由模擬開關(guān)組組成的閾值控制輸出電路、以及一個用于將接觸式圖像傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的電壓比較放大電路，其中比較放大電路的閾值電壓由閾值控制輸出電路提供；比較放大電路和閾值控制輸出電路均連接在單片機(jī)上。通過模擬開關(guān)組實(shí)時對比較放大電路的閾值電壓進(jìn)行校正和補(bǔ)償，其中每個模擬開關(guān)控制著不同的電壓值，通過對這些電壓進(jìn)行組合，可以得到更多不同的電壓輸出，該電壓輸出則為比較放大電路的閾值電壓。根據(jù)實(shí)際情況對應(yīng)得出相應(yīng)的更加精確的閾值電壓。當(dāng)傳感器的輸出電信號電壓大于閾值電壓，本實(shí)用新型的信號采集模塊輸出數(shù)字電平“I”;當(dāng)傳感器的輸出電信號電壓小于閾值電壓，信號采集模塊輸出數(shù)字電平“O”。因此，相比現(xiàn)有的固定閾值電壓的采集系統(tǒng)，本實(shí)用新型的穩(wěn)定性和精確性更好，利于在各種惡劣的情況下進(jìn)行圖像采集。由于CIS傳感器的工作電壓是5V，CIS傳感器的工作時鐘信號CIS_CP及行同步信號CIS_SP的高電平電壓最小值為3 V，所以為提高單片機(jī)對接觸式圖像傳感器和比較放大電路的驅(qū)動能力，加入了三態(tài)雙向總線驅(qū)動器。所述比較放大電路(4)和接觸式圖像傳感器(2 )連接在一個三態(tài)雙向總線驅(qū)動器上。優(yōu)選的，所述三態(tài)雙向總線驅(qū)動器型號為74HC245。優(yōu)選的，所述模擬開關(guān)組的型號為74HC4046。進(jìn)一步的，所述電機(jī)控制模塊，包括一個直流電機(jī)驅(qū)動和一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，以及兩組用于紙張檢測和電機(jī)故障判斷的紅外對管組。優(yōu)選的，所述單片機(jī)的型號為C8051F340。優(yōu)選的，所述存儲器為2個，分別用于保存單片機(jī)計(jì)算中產(chǎn)生的中間結(jié)果和最終的數(shù)字圖像。·優(yōu)選的，所述USB通信模塊為單片機(jī)內(nèi)部自帶的USB微控制器。不需要添加專門·的USB控制器芯片即可實(shí)現(xiàn)USB傳輸功能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果是(I)本實(shí)用新型的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，通過單片機(jī)內(nèi)部的晶振電路作為頻率發(fā)生模塊，產(chǎn)生接觸式圖像傳感器工作需要的時鐘信號，解決了數(shù)據(jù)采集普遍存在的時鐘同步問題；而不需要額外的時鐘發(fā)生裝置，降低了成本。(2)利用模擬開關(guān)組和比較放大電路共同組成的閾值二值化模塊作為信息才具模塊，將采集回來的模擬電信號直接轉(zhuǎn)換成二值的數(shù)字信號，同時由于采用單片機(jī)自帶的頻率信號，免除了同步時鐘這一步工作，提高了采集的效率，實(shí)時性好。(3)本實(shí)用新型通過在比較放大電路上連接模擬開關(guān)組，通過模擬開關(guān)組實(shí)時對比較放大電路的閾值電壓進(jìn)行校正和補(bǔ)償，不管在何種條件下，都可以隨時調(diào)整出相應(yīng)的閾值電壓，提高本實(shí)用新型模數(shù)轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性和精確性。(4)數(shù)據(jù)采集過程摒棄了傳統(tǒng)的模/數(shù)模式，使得采集的速率提高，效率更高，占用的片內(nèi)資源也就越優(yōu)化。

圖1為本實(shí)用新型的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1如圖1所示，為本實(shí)用新型的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，包括單片機(jī)I和分別與之連接的CIS傳感器2、信號采集模塊、電機(jī)控制模塊5以及USB通信模塊6 ;單片機(jī)I的型號為C8051F340，包括電源電路9、Reset電路8、晶振電路7和存儲器10。晶振電路7用于產(chǎn)生CIS傳感器2工作時所需要的高頻時鐘信號。存儲器為2個，分別用于保存單片機(jī)計(jì)算中產(chǎn)生的中間結(jié)果和最終的數(shù)字圖像。CIS傳感器2工作電壓VDD采用3. 3V供電，CIS傳感器2工作時鐘信號及行同步信號的高電平電壓最大值為VDD+0. 3V。其中，信號米集模塊，包括一個由模擬開關(guān)組組成的閾值控制輸出電路4、以及一個用于將CIS傳感器2輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的電壓比較放大電路3，其中比較放大電路3的閾值電壓由閾值控制輸出電路4提供；比較放大電路3和閾值控制輸出電路4均連接在單片機(jī)I上。模擬開關(guān)組的型號為74HC4046。比較放大電路3和CIS傳感器2連接在一個三態(tài)雙向總線驅(qū)動器11上。三態(tài)雙向總線驅(qū)動器11型號為74HC245。其中，電機(jī)控制模塊5，用于控制紙張的移動，包括一個直流電機(jī)驅(qū)動和一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，以及兩組用于紙張檢測和電機(jī)故障判斷的紅外對管組。其中，USB通信模塊為單片機(jī)內(nèi)部自帶的USB微控制器。本實(shí)用新型的CIS傳感器2信號采集系統(tǒng)的控制過程如圖2所示(圖中Y表示“是”，N表示“否”)，具體工作過程包括如下步驟
·[0028]1.利用單片機(jī)I內(nèi)部集成的頻率發(fā)生器即晶振電路7，產(chǎn)生CIS傳感器2工作時需要的高頻率時鐘信號，用以驅(qū)動CIS傳感器2 ;由于使用的是單片機(jī)I內(nèi)部產(chǎn)生的頻率信·號，所以在采集時不需要同步采集信號。2.等待若干時鐘周期后，掃描件的信息經(jīng)CIS傳感器2掃描輸出模擬電壓值，信號經(jīng)過加了模擬開關(guān)組的輸出偏置電壓的比較放大電路3比較，轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的數(shù)字電平號。3.單片機(jī)將采集到的數(shù)字圖像信息保存到存儲器10中，根據(jù)采集回來的第η行圖像信號，經(jīng)過計(jì)算，得出并調(diào)整輸出控制下一行掃描采集時比較放大電路的閾值電壓，得出一個閾值補(bǔ)償值，并保存在存儲器中。4.電機(jī)控制模塊控制電機(jī)傳動系統(tǒng),將掃描件移動一行，以準(zhǔn)備掃描下一行的圖像，直至圖像的所有行都掃描完畢。5.單片機(jī)I將采集回來的優(yōu)化數(shù)字圖像信號進(jìn)行組合，得到一幅完整的二值化數(shù)字圖像。其中，CIS傳感器2的工作時序其工作流程如下CIS傳感器2行同步信號下降沿到來后，在CIS傳感器2的每個工作時鐘下降沿都會輸出像素的模擬值，直到一行像素全部輸出。CIS傳感器2行同步信號等待所有像素全部輸出后，還需等待若干個工作時鐘周期，開始下一行掃描輸出。
權(quán)利要求1.一種接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)(I)和分別與之連接的接觸式圖像傳感器(2)、用于將接觸式圖像傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的信號采集模塊、電機(jī)控制模塊(5)以及USB通信模塊(6);所述單片機(jī)(I)包括電源電路(9)、Reset電路(8)、用于產(chǎn)生接觸式圖像傳感器工作時所需要的高頻時鐘信號的晶振電路(7)和存儲器(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集模塊，包括一個由模擬開關(guān)組組成的閾值控制輸出電路(4)、以及一個用于將接觸式圖像傳感器輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的電壓比較放大電路(3)，其中比較放大電路(3 )的閾值電壓由閾值控制輸出電路提供；比較放大電路(3 )和閾值控制輸出電路(4)均連接 在單片機(jī)(I)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述比較放大電路(3)和接觸式圖像傳感器(2)連接在一個三態(tài)雙向總線驅(qū)動器(11)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述三態(tài)雙向總線驅(qū)動器(11)型號為74HC245。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬開關(guān)組的型號為74HC4046。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)控制模塊(5 )，包括一個直流電機(jī)驅(qū)動和一個步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，以及兩組用于紙張檢測和電機(jī)故障判斷的紅外對管組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)(I)的型號為 C8051F340。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲器為2個，分別保存單片機(jī)(I)計(jì)算中產(chǎn)生的中間結(jié)果和最終的數(shù)字圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，其特征在于，所述USB通信模塊為單片機(jī)內(nèi)部自帶的USB微控制器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及圖像掃描應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸式圖像傳感器信號采集系統(tǒng)，包括單片機(jī)和分別與之連接的接觸式圖像傳感器(簡稱CIS傳感器)、用于將接觸式圖像傳感器輸出的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字電平信號的信號采集模塊、電機(jī)控制模塊以及USB通信模塊；所述單片機(jī)包括電源電路、用于產(chǎn)生接觸式圖像傳感器工作時所需要的高頻時鐘信號的晶振電路和存儲器。本實(shí)用新型成本低，時效性好，穩(wěn)定性高。
文檔編號H04N1/031GK202856851SQ20122059576
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者金玲玲, 鄧耀華, 吳佳毅, 陳宇俊 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)