[实用新型]线阵CCD实时检测数据USB同步传输电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种USB同步传输电路，具体涉及一种线阵CCD实时检测数据USB同步传输电路。

背景技术

相对于单元光电器件而言，线阵CCD器件具有高分辨率等优点，广泛应用于自动化设备、智能仪器仪表及工业生产等实时在线检测领域中。其驱动模块、像元信号的A/D转换及时序控制等功能由安装于工业生产线上的下位机实现，下位机大多是以单片机为核心的微控制器构建的，而为了提高系统检测精度，上位机需具有较强的计算能力，完成像素数据汇总、分析处理和判断决策能力，并且考虑到检测的实时性，通常要求固体成像器件维持高帧率输出。当CCD分辨率达到2048像元时，若要维持每秒25帧的数据采集率和基本的8位A/D转换，则要求下位机与上位机的数据总线传输带宽应不低于0.4Mb/s。显然，普通单片机的串口通信传输速率无法满足实时像素数据传输的要求，而USB（通用串行总线）具有传输速率高、扩展性好、支持热插拔及成本低等优点，并且部分型号的单片机具有USB集成模块，能够同时实现下位机的时序控制和像素数据高速传输，成为解决这一问题的最佳选择。

发明内容

本实用新型提供一种线阵CCD实时检测数据USB同步传输电路，其PIC18F4550型单片机为线阵CCD实时检测系统的下位机控制核心，利用其集成的USB通信模块设计了USB同步传输的硬件电路和固件程序，实现了对线阵CCD实时检测中帧像素数据向上位机的实时传输。

本实用新型的技术解决方案是：

一种线阵CCD实时检测数据USB同步传输电路，包括主芯片PIC18F4550，其特殊之处在于：所述主芯片PIC18F4550由20MHz外部无源晶振提供时钟，接入13、14脚OSC1、OSC2，时钟信号进入芯片内部后经5分频，以4MHz输入到PLL锁相环中，PLL锁相环产生96MHz频率，再经2分频后得到48MHz固定频率，分别用于CPU时钟和USB2.0全速通信时钟。

上述主芯片PIC18F4550包括主芯片复位电路，由按钮S1、电容C4和电阻R3、R4组成，当按钮S1按下时，主芯片检测到低电平复位信号并进行复位。

上述主芯片PIC18F4550端口RB中RB0～RB3口作为输出端口提供下位机中A/D转换芯片片选及控制线，RB4-RB7作为4个下位机状态LED显示灯的输出端口，端口RD作为8位A/D的数据传输端口。

本实用新型的优点在于：采用PIC18F4550型单片机为线阵CCD实时检测系统的下位机控制核心，利用其集成的USB通信模块设计了USB同步传输的硬件电路和固件程序，实现了对线阵CCD实时检测中帧像素数据向上位机的实时传输。

附图说明

图1为本实用新型电路原理图。

具体实施方式

参见图1，一种线阵CCD实时检测数据USB同步传输电路，包括主芯片PIC18F4550，主芯片PIC18F4550由20MHz外部无源晶振提供时钟，接入13、14脚OSC1、OSC2，时钟信号进入芯片内部后经5分频，以4MHz输入到PLL锁相环中，PLL锁相环产生96MHz频率，再经2分频后得到48MHz固定频率，分别用于CPU时钟和USB2.0全速通信时钟。

主芯片PIC18F4550包括主芯片复位电路，由按钮S1、电容C4和电阻R3、R4组成，当按钮S1按下时，主芯片检测到低电平复位信号并进行复位。

主芯片PIC18F4550端口RB中RB0～RB3口作为输出端口提供下位机中A/D转换芯片片选及控制线，RB4-RB7作为4个下位机状态LED显示灯的输出端口，端口RD作为8位A/D的数据传输端口。

在完成电路板加工制作后，作者采用东芝公司的2048像元的TCD1209D型线阵作为系统CCD图像传感器，输出信号经AD公司的AD7875型A/D转换芯片进行模数转换，由PIC18F4550进行采集。其中线阵CCD驱动时序和A/D时序由Altrea公司的MAX EPM7064型CPLD产生。在CCD驱动脉冲为75KHz，帧频为25Hz时，以PC机为上位机对线阵CCD实时检测系统的USB通信模块进行了实验测试，分别在30秒、60秒、120秒和180秒的传输时间中，同步传输的平均传输速率基本稳定在0.6Mbps，考虑到PC主机端数据量的计数误差，显然，文中采用集成了USB通信模块的PIC18F4550型单片机设计的USB数据实时同步传输模块的性能能满足TCD1209D在75KHz驱动脉冲下的实时数据传输要求。