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利用线阵CCD测量物体的振动实验
φ1必须也为高电平，而且必须保证SH的下降沿落在φ1的高电平上，这样才能保证光敏区的信号电荷并行的向模拟移位寄存器的φ1电极转移。完成信号电荷的并行转移后，SH变为低电平，光敏区与模拟移位寄存器被隔离。在光敏区进行光积累的同时，模拟移位寄存器在驱动脉冲φ1和φ2的作用下，将转移到模拟移位寄存器的φ1电极的信号电荷向右转移，在输出端得到被光强调制的序列脉冲输出，如图2.12中的OS信号。SH的周期称为行周期，行周期应大于等于2750个转移脉冲φ1的周期T1。只有行周期大于2750 T1 ，才能保证SH在转移第二行信号时第一行信号能全部转移出器件。当SH由高变低时，OS输出端便开始进行输出。如图2.12所示，OS端首先输出13个虚设单元的信号（所谓虚设单元是没有线阵二极管与之对应的CCD模拟寄存器的部分），然后输出24个哑元（哑元是指被遮蔽的线阵二极管与之对应的CCD模拟寄存器的部分产生的信号），再输出3个信号（这3个信号可因光的斜射而产生电荷信号的输出，但这3个信号不能被作为信号处理）后才能输出2700个有效的像敏单元信号。有效像敏单元信号输出后，再输11个哑元信号（其中包括1个用于检测1个周期结束的检测信号）。这样，1个行周期中共包括2750个单元，行周期应该大于等于这些单元输出的时间（即大于等于2750T1）。
图2.12 TCD1252AP驱动脉冲波形
1、光谱响应特性
TCD1252AP的光谱特性曲线如图2.13所示。光谱响应的峰值波长为550nm，短波响应在400nm处大于70%（实践证明该器件在300nm处仍有较好的响应），光谱响应的长波限在1100nm处.响应范围远超过了人眼的视觉范围。
第二章 测试系统的设计
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相对光谱灵敏度
图2.13 TCD1252AP光谱响应曲线
该器件像敏单元不均匀性的典型值为3%，像敏单元不均匀性的定义有两种：一种定义为在50%饱和曝光量的情况下各个像敏单元之间输出信号电压的差值△U与各个像敏单元输出信号均值电压U之比的百分数，即另一种用PRNU(V)表示，定义为5%饱和曝光量情况下的相邻像素输出电压的最大差值。
2、灵敏度
线阵CCD的灵敏度参数定义为单位曝光量的作用下器件的输出信号电压，
R=
Uo (2-10) Hv公式中UO为线阵CCD输出的信号电压，HV为光明面上的曝光量。 3、动态范围
动态范围DR定义为饱和曝光量与信噪比等于1时的曝光量之比。但是，这种定义方式不容易计量，为此常采用饱和输出电压与暗信号电压之比代替，即
USAT DR =UDRK （2-11）
UDARK为CCD没有光照射时的输出电压USAT为CCD的饱和输出电压，式中，（暗
信号电压）。
TCD1252AP的其他特性参数如表2.1所示。由表中可以看出，他是一种性能优良的线阵CCD器件。
表2.1 TCD1252AP的特性参数
特性参数 参数符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注
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灵敏度 像敏单元的不均匀性 利用线阵CCD测量物体的振动实验
R PRNU PRNU(V) 饱和输出电压 饱和曝光量 暗信号电压 USAT ESAT UDARK DSNU PD TTE ZO DR NDO UOS /UDOS 44 - - 1.5 0.04 - - - 92 - - - 2.5 63 - 7 2.0 0.06 2 3 35 - - 750 1.5 3.5 82 10 16 6 7 100 - 1 - - 4.5 V(lx.s) % MV V lx.s MV MV MW % kΩ - MV V
暗信号电压不均匀性 交流功率损耗 总转移效率 输出阻抗 动态范围 噪声 交流/补偿信号输出电压 TCD1252AP的驱动图如2.14所示。
图2.14 TCD1252AP驱动电路
第二章 测试系统的设计
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TCD1252AP外加驱动电路的实现：采用AVR单片机 1、AVR AT90S 系列单片机的优点如下：
(1) 价格低廉的可擦写1000 次以上的16(字)位指令(程序存储器数据为16 位,即XXXX*16，也可理解为8 位,即2*XXXX*8)FLASH技术,不再有报废品产生,数据存贮器为八位,AVR 还是属于八位单片机；
(2) 高速度(50ns) 低功耗( A)!具有SLEEP(休眠)功能及CMOS 技术,每一指令执行速度可达50ns(20MHZ),而耗电则在1mA 2.5mA间(典型功耗,WDT 关闭时为100nA) AVR运用Harvard结构概念 (具有预取指令功能) ，即对程序存储和数据带有不同的存储器和总线当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器中取出，这使得指令可以在每一个时钟周期内被执行；
(3) 高度保密(LOCK)!可多次烧写的FLASH 且具有多重密码保护锁死(LOCK)功能,因此可低价快速完成产品商品化,且可多次更改程序(产品升级)而不必浪费IC 或电路板,大大提高产品质量及竞争力；
(4) 工业级(WDT)产品!具有大电流(灌电流)10 20mA 或40mA(单一输出),可直接驱动SSR 或继电器,有看门狗定时器(WDT),安全保护,防止程序走飞,提高产品的抗干扰能力；
(5) 超功能精简指令!具有32 个通用工作寄存器(相当于8051 中的32 个累加器，克服了单一累加器数据处理造成的瓶颈现象)及128-4KB 个SRAM,可灵活使用指令运算并可用功能很强的C 语言编程,易学易写易移植；
(6) 程序写入器件可以并行写入(用万用编程器),也可串行在线下载(ISP)擦写，也就是说不必将IC拆下拿到万用编程器上烧录，而可直接在电路板上进行程序修改烧录等操作，方便产品升级,尤其是SMD 封装，更利于产品微型化；
(7) 并行I/O 口输入输出特性与PIC 的HI/LOW输出及三态高阻抗HI-Z 输入类同外,也可设定类同8051 系列内部拉高电阻作输入端的功能,便于作各种应用特性所需(多功能I/O 口)，只有AVR才是真正的I/O 口，能正确反映I/O 口的输入/输出真实情况；
(8) 单片机内有模拟比较器,I/O 口可作A/D 转换用，可组成廉价的A/D 转换器；
(9) 像8051 一样,有多个固定中断向量入口地址可快速响应,而不会像PIC一样
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利用线阵CCD测量物体的振动实验
所有中断都在同一向量地址,需要以程序判别后才可响应,这实在是浪费且失去控制的最隹机会；
(10) 同PIC 一样可重设启动复位,AVR AT90S 系列也有内部电源开关启动计数器,可将低电平复位(/RESET)直接接到VCC 端,当电源开时,由于利用内部的RC 看门狗定时器可延迟MCU 启动执行程序,这种延时以使I/O 口稳定后执行程序,提高单片机工作可靠性,同时也可节省外加复位延时电路；
(11) 具有休眠省电功能(POWER DOWN)及闲置(IDLE)低功耗功能； (12) AT90S1200 等部分AVR器件具有内部RC 振荡器–1MHz 的工作频率,使该类单片机无需外加元器件即可工作,真是简单方便；
(13) 计数器/定时器,C/T 有8 位和16 位,可作比较器,计数器外部中断和PWM(也可当D/A)用于控制输出；
(14) 有串行异步通讯UART,不占用定时器和SPI 传输功能,因其高速故可以工作在一般标准整数频率,而波特率可达576K；
(15) AT90S4414 及AT90S8515 具有可扩展外部存储器达64KB,它们的引脚排列及功能与8051 相似,即可替代8051 系列单片机(8751/8752)的应用系统,当然还在硬件软件上带来很多优点(WDT 看门狗,摸拟比较器作A/D,PWM 作D/A 等)；
(16) 工作电压范围宽2.7V 6.0V，电源抗干扰性能强； 2、用AVR单片机驱动线阵CCD的编程与实现 驱动时序实现：
为了实现高驱动频率和减少对资源的浪费，应当选择速度快而结构紧凑的单片机作为产生CCD驱动时序的CPU。ATMEL公司的AT90S1200则刚刚好满足了我们的这个要求，它是一个具有16MHz时钟频率的8位RISC单片机，大多数指令的指令周期仅为一个时钟周期，即62.5ns。AT90S1200拥有1K片内FLASH ROM可以存放512条RISC指令，对外则有15个可编程I/O引脚，整个芯片封装于DIP20中。
硬件连接如图2.15所示。