引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，辦公自動(dòng)化的水平也越來(lái)越高，復(fù)印機(jī)已經(jīng)成為辦公室工作中不可缺少的設(shè)備之一。復(fù)印機(jī)是一種高度智能化的機(jī)電一體化辦公設(shè)備，具有復(fù)雜的電子線(xiàn)路和精密的機(jī)械和光學(xué)系統(tǒng)。

　　數(shù)碼復(fù)印機(jī)主要靠其中的ccd(電荷耦合器件)單元、a／d變換單元和圖像處理單元把原稿的影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字量的形式進(jìn)行圖像處理，再送給后面的顯影部分，最后在稿紙上把原稿復(fù)印出來(lái)。本文對(duì)數(shù)碼復(fù)印機(jī)的read section(讀入單元)進(jìn)行研究，主要包括曝光部分、ccd成像部分、a／d變換部分、圖像處理部分和圖像傳輸部分。系統(tǒng)信號(hào)傳送過(guò)程見(jiàn)圖1(信號(hào)傳送示意圖)。

1 系統(tǒng)組成

　　數(shù)碼復(fù)印機(jī)掃描成像單元主要有以下幾部分組成：

　　a) 采用高速的線(xiàn)陣圖像傳感器tcd1707d，并選用了tb62801f作為tcd1707d的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)；

　　b) 采用高集成度的epm7128slc84產(chǎn)生系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)和控制時(shí)序邏輯；

　　c) 采用內(nèi)部采樣保持的8位高速并行輸出a／d芯片(tlc5510)；

　　d) 采用sanken公司的高性能sla7026m作為兩相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)；

　　e) 圖像處理板主要由ti公司的高性?xún)r(jià)比dsp芯片tms32c5402和cpld(復(fù)雜可編程邏輯器件)組成，完成整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)協(xié)調(diào)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理；

　　f) 圖像處理板和計(jì)算機(jī)之間采用usb2.0進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以滿(mǎn)足高速ccd數(shù)據(jù)的傳輸。

　　2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1 tcd1707d的驅(qū)動(dòng)

　　線(xiàn)陣ccd廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、民用行業(yè)。ccd驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)是ccd應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。以往經(jīng)常采用的驅(qū)動(dòng)方法包括直接數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法、eprom驅(qū)動(dòng)方法、ic驅(qū)動(dòng)方法和單片機(jī)驅(qū)動(dòng)方法。前3種方法基本偏重硬件的實(shí)現(xiàn)，調(diào)試?yán)щy，靈活性較差；而后一種方法雖編程靈活，但存在資源浪費(fèi)較多、頻率較低的缺欠。利用cpld設(shè)計(jì)電子電路系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省pcb(印制電路板)面積，并且電路設(shè)計(jì)完成以后，如果想更改邏輯設(shè)計(jì)，不必更改任何硬件電路，只需將cpld內(nèi)部的邏輯重新編程即可，因此非常適合ccd驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試和近一步開(kāi)發(fā)和升級(jí)。

　　tcd1707d的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序如圖2所示。

　　其中包括轉(zhuǎn)移脈沖sh，移位脈沖φ1e、0、φ2e、0、φ2b，復(fù)位脈沖rs，鉗位脈沖cp。因?yàn)槠渲械囊莆幻}沖φ1e、0是相同的，φ2e、0、φ2b是一樣的，所以為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用了1片日本toshiba公司的線(xiàn)陣ccd的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片tb62801f芯片。

　　tb62801f芯片是一款專(zhuān)門(mén)為線(xiàn)陣ccd開(kāi)發(fā)的時(shí)鐘分配驅(qū)動(dòng)芯片。它支持電平翻轉(zhuǎn)輸出，去除了電平交叉控制的需要，而且還包括對(duì)主時(shí)鐘的1to4時(shí)鐘分配和4 bit的控制信號(hào)緩沖。圖3是tb62801f與tcd1707d的連接原理圖。

　　cpld產(chǎn)生的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)接到tb62801f的輸人引腳從而驅(qū)動(dòng)ccd芯片的圖像采集。

　　epm7128slc84用max+plusⅱ開(kāi)發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)編程。本設(shè)計(jì)采用max+plusⅱ10.2 baseline版，它可以完成對(duì)電路設(shè)計(jì)的功能分析、時(shí)序分析及各種文本及圖形輸入，并能將設(shè)計(jì)結(jié)果裝載到芯片中。max+plusⅱ軟件的設(shè)計(jì)輸入方式有多種，本文的設(shè)計(jì)采用層次設(shè)計(jì)輸入方式。因這種方式可包含幾種不同格式建立的設(shè)計(jì)文件，例如原理圖設(shè)計(jì)輸入、vhdl設(shè)計(jì)輸入、波形設(shè)計(jì)輸入和edif網(wǎng)表輸入等。并且max+plus在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中支持多級(jí)層次，這種靈活性使設(shè)計(jì)者可以采用最適合于設(shè)計(jì)中每個(gè)部分的設(shè)計(jì)方法。

　　用waveform editor仿真出的ccd驅(qū)動(dòng)波形見(jiàn)圖4，完全可以滿(mǎn)足ccd的驅(qū)動(dòng)。

　　2.2 a／d轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

　　tcd1707d傳感器輸出信號(hào)os有特點(diǎn)：負(fù)極性信號(hào)；包含有周期性的復(fù)位脈沖串?dāng)_；有效信號(hào)幅值較小。

　　ccd輸出信號(hào)的上述特點(diǎn)決定了它不能直接送入a／d轉(zhuǎn)換器，必須先從硬件上對(duì)其進(jìn)行一系列的預(yù)處理，消除信號(hào)中的驅(qū)動(dòng)脈沖(主要是復(fù)位脈沖)及噪聲等所造成的干擾，因此需將信號(hào)進(jìn)行前置反向、濾波及放大。在電路設(shè)計(jì)中，選用運(yùn)算放大器進(jìn)行反向、放大，并在運(yùn)算放大器的輸出端接一級(jí)rc濾波器濾除噪聲。經(jīng)過(guò)上述處理的信號(hào)就可以送入a／d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選用8位、高速、并行