专利名称：一种接触式图像传感器信号采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及图像扫描应用技术领域，尤其涉及一种接触式图像传感器信号采集系统。
背景技术：
图像信号采集传感器种类繁多，应用的领域十分广阔。常用到的图像采集传感器主要有接触式图像传感器、电荷耦合元件、互补金属氧化物半导体等作为扫描影像的传感器。接触式图像传感器为线性传感器的一种，是用来将平面的图像或文件扫描成电子格式，以便储存、显示、处理或传输的光电元件。产品具有轻、薄的特性，且由于组装容易，可即插·即用，可节省生产成本。接触式图像传感器在很多图像采集传输系统中有着广泛的应用。图像信号采集传感器信号采集与处理一直是研究的热点，目前，所采用的信息采集、处理控制板主要包含独立的时钟发生电路、高速模/数转换电路、微处理器等，该类控制板能够满足一般图像传感信号采集，但会增加系统的成本，降低系统的工作效率。此外，在进行模/数转换时其参考电压固定不变，不利于在各种恶劣的情况下进行图像采集。
发明内容本实用新型解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低、实时性好接触式图像传感器信号采集系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种接触式图像传感器信号采集系统，包括单片机和分别与之连接的接触式图像传感器(简称CIS传感器)、用于将接触式图像传感器输出的模拟电压信号转换成数字电平信号的信号采集模块、电机控制模块以及USB通信模块；所述单片机(I)包括电源电路、用于产生接触式图像传感器工作时所需要的高频时钟信号的晶振电路和存储器。优选的，所述信号采集模块，包括一个由模拟开关组组成的阈值控制输出电路、以及一个用于将接触式图像传感器输出的模拟电压转换成数字电平信号的电压比较放大电路，其中比较放大电路的阈值电压由阈值控制输出电路提供；比较放大电路和阈值控制输出电路均连接在单片机上。通过模拟开关组实时对比较放大电路的阈值电压进行校正和补偿，其中每个模拟开关控制着不同的电压值，通过对这些电压进行组合，可以得到更多不同的电压输出，该电压输出则为比较放大电路的阈值电压。根据实际情况对应得出相应的更加精确的阈值电压。当传感器的输出电信号电压大于阈值电压，本实用新型的信号采集模块输出数字电平“I”;当传感器的输出电信号电压小于阈值电压，信号采集模块输出数字电平“O”。因此，相比现有的固定阈值电压的采集系统，本实用新型的稳定性和精确性更好，利于在各种恶劣的情况下进行图像采集。由于CIS传感器的工作电压是5V，CIS传感器的工作时钟信号CIS_CP及行同步信号CIS_SP的高电平电压最小值为3 V，所以为提高单片机对接触式图像传感器和比较放大电路的驱动能力，加入了三态双向总线驱动器。所述比较放大电路(4)和接触式图像传感器(2 )连接在一个三态双向总线驱动器上。优选的，所述三态双向总线驱动器型号为74HC245。优选的，所述模拟开关组的型号为74HC4046。进一步的，所述电机控制模块，包括一个直流电机驱动和一个步进电机驱动，以及两组用于纸张检测和电机故障判断的红外对管组。优选的，所述单片机的型号为C8051F340。优选的，所述存储器为2个，分别用于保存单片机计算中产生的中间结果和最终的数字图像。·优选的，所述USB通信模块为单片机内部自带的USB微控制器。不需要添加专门·的USB控制器芯片即可实现USB传输功能。与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是(I)本实用新型的接触式图像传感器信号采集系统，通过单片机内部的晶振电路作为频率发生模块，产生接触式图像传感器工作需要的时钟信号，解决了数据采集普遍存在的时钟同步问题；而不需要额外的时钟发生装置，降低了成本。(2)利用模拟开关组和比较放大电路共同组成的阈值二值化模块作为信息才具模块，将采集回来的模拟电信号直接转换成二值的数字信号，同时由于采用单片机自带的频率信号，免除了同步时钟这一步工作，提高了采集的效率，实时性好。(3)本实用新型通过在比较放大电路上连接模拟开关组，通过模拟开关组实时对比较放大电路的阈值电压进行校正和补偿，不管在何种条件下，都可以随时调整出相应的阈值电压，提高本实用新型模数转换的稳定性和精确性。(4)数据采集过程摒弃了传统的模/数模式，使得采集的速率提高，效率更高，占用的片内资源也就越优化。
图1为本实用新型的接触式图像传感器信号采集系统的结构框图；图2为本实用新型的接触式图像传感器信号采集系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1所示，为本实用新型的接触式图像传感器信号采集系统结构框图，包括单片机I和分别与之连接的CIS传感器2、信号采集模块、电机控制模块5以及USB通信模块6 ;单片机I的型号为C8051F340，包括电源电路9、Reset电路8、晶振电路7和存储器10。晶振电路7用于产生CIS传感器2工作时所需要的高频时钟信号。存储器为2个，分别用于保存单片机计算中产生的中间结果和最终的数字图像。CIS传感器2工作电压VDD采用3. 3V供电，CIS传感器2工作时钟信号及行同步信号的高电平电压最大值为VDD+0. 3V。其中，信号米集模块，包括一个由模拟开关组组成的阈值控制输出电路4、以及一个用于将CIS传感器2输出的模拟电压转换成数字电平信号的电压比较放大电路3，其中比较放大电路3的阈值电压由阈值控制输出电路4提供；比较放大电路3和阈值控制输出电路4均连接在单片机I上。模拟开关组的型号为74HC4046。比较放大电路3和CIS传感器2连接在一个三态双向总线驱动器11上。三态双向总线驱动器11型号为74HC245。其中，电机控制模块5，用于控制纸张的移动，包括一个直流电机驱动和一个步进电机驱动，以及两组用于纸张检测和电机故障判断的红外对管组。其中，USB通信模块为单片机内部自带的USB微控制器。本实用新型的CIS传感器2信号采集系统的控制过程如图2所示(图中Y表示“是”，N表示“否”)，具体工作过程包括如下步骤
·[0028]1.利用单片机I内部集成的频率发生器即晶振电路7，产生CIS传感器2工作时需要的高频率时钟信号，用以驱动CIS传感器2 ;由于使用的是单片机I内部产生的频率信·号，所以在采集时不需要同步采集信号。2.等待若干时钟周期后，扫描件的信息经CIS传感器2扫描输出模拟电压值，信号经过加了模拟开关组的输出偏置电压的比较放大电路3比较，转换成单片机可以处理的数字电平号。3.单片机将采集到的数字图像信息保存到存储器10中，根据采集回来的第η行图像信号，经过计算，得出并调整输出控制下一行扫描采集时比较放大电路的阈值电压，得出一个阈值补偿值，并保存在存储器中。4.电机控制模块控制电机传动系统,将扫描件移动一行，以准备扫描下一行的图像，直至图像的所有行都扫描完毕。5.单片机I将采集回来的优化数字图像信号进行组合，得到一幅完整的二值化数字图像。其中，CIS传感器2的工作时序其工作流程如下CIS传感器2行同步信号下降沿到来后，在CIS传感器2的每个工作时钟下降沿都会输出像素的模拟值，直到一行像素全部输出。CIS传感器2行同步信号等待所有像素全部输出后，还需等待若干个工作时钟周期，开始下一行扫描输出。
权利要求1.一种接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，包括单片机(I)和分别与之连接的接触式图像传感器(2)、用于将接触式图像传感器输出的模拟电压信号转换成数字电平信号的信号采集模块、电机控制模块(5)以及USB通信模块(6);所述单片机(I)包括电源电路(9)、Reset电路(8)、用于产生接触式图像传感器工作时所需要的高频时钟信号的晶振电路(7)和存储器(10)。
2.根据权利要求1所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述信号采集模块，包括一个由模拟开关组组成的阈值控制输出电路(4)、以及一个用于将接触式图像传感器输出的模拟电压转换成数字电平信号的电压比较放大电路(3)，其中比较放大电路(3 )的阈值电压由阈值控制输出电路提供；比较放大电路(3 )和阈值控制输出电路(4)均连接 在单片机(I)上。
3.根据权利要求2所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述比较放大电路(3)和接触式图像传感器(2)连接在一个三态双向总线驱动器(11)上。
4.根据权利要求3所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述三态双向总线驱动器(11)型号为74HC245。
5.根据权利要求2所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述模拟开关组的型号为74HC4046。
6.根据权利要求1所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述电机控制模块(5 )，包括一个直流电机驱动和一个步进电机驱动，以及两组用于纸张检测和电机故障判断的红外对管组。
7.根据权利要求1所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述单片机(I)的型号为 C8051F340。
8.根据权利要求1所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述存储器为2个，分别保存单片机(I)计算中产生的中间结果和最终的数字图像。
9.根据权利要求1所述的接触式图像传感器信号采集系统，其特征在于，所述USB通信模块为单片机内部自带的USB微控制器。
专利摘要本实用新型涉及图像扫描应用技术领域，尤其涉及一种接触式图像传感器信号采集系统，包括单片机和分别与之连接的接触式图像传感器(简称CIS传感器)、用于将接触式图像传感器输出的模拟电压信号转换成数字电平信号的信号采集模块、电机控制模块以及USB通信模块；所述单片机包括电源电路、用于产生接触式图像传感器工作时所需要的高频时钟信号的晶振电路和存储器。本实用新型成本低，时效性好，稳定性高。
文档编号H04N1/031GK202856851SQ20122059576
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者金玲玲, 邓耀华, 吴佳毅, 陈宇俊 申请人:广东工业大学