彩色掃描儀原理及優(yōu)化設(shè)計(編輯修改稿)
2025-08-15 01:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 過 USB等接口按一定順序把圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中并存儲下來，最終獲得一幅完整的圖像，參見圖 4。圖 4 21 2 單片彩色掃描儀的性能特點 傳統(tǒng)彩色掃描儀的主板上需要使用多種類型的芯片（例如主控芯片、 A/D轉(zhuǎn)換器、輸入／輸出系統(tǒng)芯片、 I/O控制芯片、高速緩存等），其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 1999年～ 2022年，美國國家半導(dǎo)體公司（ NSC） 相繼開發(fā)出了 LM9831型、 LM983 LM9833單片彩色掃描儀集成電路 ，形成了系列化產(chǎn)品。上述芯片均屬于單片系統(tǒng)（SOC）， 為實現(xiàn)彩色掃描儀電路的優(yōu)化設(shè)計和大幅度降低成本創(chuàng)造了良好條件。美國惠普公司最近相繼推出的HP2200C、 HP2300C和 HP2500C系列彩色掃描儀，采用的就是這種芯片。其中，在 HP2200C型彩色掃描儀中采用了一片 LM9832， 其外形如圖 5所示。 圖 522LM9832的性能特點（ 1） 帶 USB接口的單片圖像掃描系統(tǒng)，可提供構(gòu)成一臺高性能彩色掃描儀所必需的全部功能，包括圖像傳感器控制，照度控制，模擬輸入通道，圖像數(shù)據(jù)緩存器／ DRAM控制器，微步進(jìn)電機控制器和 USB接口。允許設(shè)計成 USB總線供電的掃描儀。在裝有 USB接口的計算機上可以即插即用。（ 2） LM9832以 42位彩色／ 14位灰度方式掃描圖像，以42位（或 24位）彩色／ 14位（或 8位）灰度數(shù)據(jù)格式輸出。 LM 9832支持像素總數(shù)高達(dá) 16384像素 3色（ 1200dpi感器。其外圍元件僅需一個用于數(shù)據(jù)緩存的 4MB或 16MB的DRAM， 以及步進(jìn)電機的驅(qū)動管。 23（ 3） 采用 1200dpi傳感器時，水平分辨率可選 1200 dpi、 800 dpi、 600 dpi、 400 dpi、 300 dpi、 200 dpi、 150 dpi或 100dpi。采用 600dpi傳感器時，水平分辨率可選 600 dpi、400 dpi、 300 dpi、 200 dpi、 150 dpi、 100 dpi、 75 dpi或50dpi。垂直分辨率范圍是 50dpi～ 2400dpi， 步長為 1dpi。對 A4彩色幅面而言，當(dāng)水平分辨率分別為 150dpi、 300dpi、 600dpi時， 掃描時間 依次小于 10s、 40s、 160s。 24 （ 4）適配 3通道 CCD傳感器（或單通道 CIS傳感器）構(gòu)成彩色掃描儀，可實現(xiàn) CCD時鐘與最大掃描速度的掃描分辨率與像素的最佳匹配，能自動校準(zhǔn)增益和偏移誤差，能為用戶提供可編程 伽馬（ γ ） 校正表（即圖像灰度校正表）。 x軸代表原圖像的像素亮度，其數(shù)值從 0～255； y軸代表處理后新像素的亮度。當(dāng)曲線向下移動時，圖像的相應(yīng)像素就變暗；向上移動時，像素就變亮。圖像的對比度可通過調(diào)整曲線的斜率來改變。斜率越大，對比度越大；斜率越小，對比度越小。25 （ 5）采用脈寬調(diào)制（ PWM ） 法控制步進(jìn)電機的 微步進(jìn) 。 （ 6）配 48MHz石英晶體。采用＋ 5V電源供電，電源電壓允許范圍是＋ ～＋ ， 最大工作電流為 136mA， 最大待機電流為 175μA。 工作溫度范圍是 0～＋ 70℃ 。26 3 單片彩色掃描儀的工作原理 LM9832采用 TQFP－ 100封裝形式，主要包括8部分： ① 模擬輸入通道； ② 數(shù)字信號處理單元（包含像素處理級，像素率偏移校正，增益校正， 伽馬校正表 ， 14位像素數(shù)據(jù)輸出，線緩沖控制器）； ③ 配置寄存器（ 00～ 7F）； ④ 步進(jìn)電機控制器； ⑤ 主控制器（負(fù)責(zé)系統(tǒng)同步、像素計數(shù)器控制、步進(jìn)控制、照度控制、命令解釋等工作）； ⑥ 掃描功能單元； ⑦ 通信接口；⑧ 系統(tǒng)時鐘發(fā)生器。 采用 ＋ 5V電源供電， 最大工作電流為 136mA， 最大待機電流為 175μ A。 27圖 6 281. 模擬輸入通道模擬輸入通道的電路框圖如圖 7所示 。圖 729 圖中的 C為傳感器的耦合電容。該電路可對由 CCD傳感器產(chǎn)生的紅、綠、藍(lán) 3路模擬圖像信號（ UIN（ R)、 UIN（ G)、UIN（ B)） 進(jìn)行處理。以紅色信號通道（ UIN（ R)） 為例， A A2均為可編程增益放大器， A1的增益設(shè)定范圍是 G1＝1V/V或 3V/V， A2的增益設(shè)定范圍是 G2＝ ～ 3V/V。 偏置 DACR的最大偏移校準(zhǔn)量為 177。278
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