基于单片机控制的CCD相机电子调光技术的研究
Topic Electronic control technology to shutter of CCD camera
摘 要
CCD(Charge Coupled Device)是电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊的半导体器件，是一种新型的固体成像器件。它既具有光电转换的功能，又具有信号电荷的存储、转移和读出的功能。CCD应用技术是光、机、电和计算机相结合的高新技术。目前，CCD技术广泛应用于视频处理的前端，它通过光电转换将光信号转化为电信号，以便于后续电路的处理。http://www.16sheji8.cn/
本文从CCD出发，系统地介绍了CCD的发展、结构、特点和分类，并以CV-A50/CV-A60相机为例，阐述CCD相机的控制时序，并介绍了调光的种类及各自的优缺点。本文以AT mega16单片机为例，详细地介绍了用AVR单片机控制调光的硬件和软件的实现，为调光系统的设计提供了一种新的思路。
关键词：CCD AVR单片机 调光
ABSTRACT
CCD (Charge Coupled Device) is a kind of special semiconductor device, which is a new kind of solid imaging device. It not only has the fuction of conversion of light to electricity, but also has the fuction of storage, transfer and read-out of singals. Technique of CCD is high and new technique that contains light, machine, gives or gets an electric shock to combine together with the computer. Now CCD technology is widely applied in the front of video acquisiton, which changes optical signal into the electric signal through photo electricity, to satify the treatment of the follow-up circuit.http://www.16sheji8.cn/
Starting from CCD, this paper introduces the development, structure, characteristic, ategorised of CCD and by taking an example of CV-A50 /CV-A60 camera, it explains the control time sequence of the CCD camera, and introduces the kind of adjusting luminance and one's own pluses and minuses. Taking AT mega16 as an example, the paper shows the software and hardware architechture of adjustion system to give out a new method of sytem design of luminance adjust.
Keyword: CCD, AVR one-chip computer, Adjustion of luminance
目 录
第一章 绪 论 1
第二章 CCD介绍及调光原理 2
2.1 CCD介绍 2
2.2 调光原理 4
第三章 CV-A50/CV-A60相机及图像采集卡 7
3.1 CV-A50/CV-A60相机的工作方式 7
3.2 图像采集卡 10
第四章 AVR Mega16单片机介绍 12
4.1 AVR单片机介绍 12
4.2 AT Mega16单片机硬件简介 13http://www.16sheji8.cn/
4.3 AVR Mega16单片机编程 18
第五章 单片机控制调光设计 22
5.1 总体设计 22
5.2 硬件设计 23
5.3 软件设计 24
5.4 实验结果 25
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29
附 录 30
附录一 AT Mega16芯片引脚图 30
附录二 AT Mega16主控单片机调光程序 30
第一章 绪 论
目前，视频技术已经广泛应用于监控和测量领域，并在宇航、遥感、军用设备、自动控制等方面有很多应用。民用的CCD相机，广泛应用在各种需要监视和图像采集的环境中。例如：银行监视器的镜头，数码相机镜头，数码摄像机镜头，手机镜头等中都得到了广泛的使用。http://www.16sheji8.cn/
视频技术通常由采集，处理和分析三部分组成。作为图像采集前端的CCD，承担着将光信号转变成电信号的任务，直接影响着后续的计算机图像处理的效果，对整个系统的性能起着重要作用。
快门时间是CCD的重要指标，影响着CCD的图像质量和速度。因此，合理的选择快门时间是非常重要的。有些相机具有自动快门，能够较好的控制曝光时间，有些可以通过跳线设置快门，根据观察的结果进行设置。先进的快门控制是通过调光板实现的，通过对背景环境的预测，结合一定的算法，来合理的设置快门时间。一般来说，CCD相机可以内部产生各种同步信号和控制时序，也可以通过外部控制来调节CCD的快门时间和相机的进光量，以达到帧速度和视频质量的较好匹配。
目前，对CCD相机调光的控制可分为机械调光，液晶调光和电子调光等方式。其中，电子调光是常用的方式。本设计基于AT mega16单片机控制，通过C语言编程，达到调光的目的。
第二章 CCD介绍及调光原理
2.1 CCD介绍
CCD于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500-800万像素。http://www.16sheji8.cn/
目前，市面上的绝大多数消费型机种及高端数码相机都使用CCD作为图像传感器，而CMOS传感器以往都是作为低端产品，应用于摄像头或简易电脑相机上。因此，是否采用CCD传感器一度成为人们判断数码相机档次的标准之一。目前，有能力生产 CCD的公司分别为：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp
