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数字图像传感器研究管理论文 摘要：介绍CMOS型数字图像传感器PB-0300的性能特点、功能设置、与MCS-51系列单片机的接口电路及编程技术。 关键词：I2C总线数字图像传感器 1功能描述 1.1性能特点 PB-0300系列CMOS型有源像素数字图像传感器，内置模数转换8、位并行数据输出、64个内部寄存器，采用I2C总线控制，可编程控制；可以在彩色和黑白两种模式下工作。当外接24MHz时钟晶振时，可以获得30帧/s的图像输出。在上电期间，自动调入缺省参数设置，包括自动曝光功能，所以可以不编程情况下使用传感器。主要性能指标如表1。 表1主要性能指标 阵列格局640×487（311680像素） VGA参考：640×480（307200像素） 像素大小和类型有源光电二极管，空间分辨力：7.9μm×7.9μm 帧速率/（帧/s）0～39 最大数据传输速度/（MB/s）24（在24MHz时钟下） 功率/mW300（最大数据速度下） 数字信噪比（1lux条件下）大于20dB(10:1)（对绿色像素，30Hz的以照明度） 数字敏感度红色：950bit/lux-second,绿色：650bit/lux-second， 蓝色：750bit/lux-second，（增益为10，ADC参考为+5.0V） 工作电压/V+5.0 工作电流/mA060 工作温度/℃-5～70 输出8位彩色（单色）数字输出 快门电子旋转抓拍 可编程控制项窗口尺寸和位置、信号增益、曝光参数、自动曝光参数、ADC参考、帧速率、DAC偏置 1.2内部结构 PB-0300由五大部分组成：数字逻辑模块、像素阵列、列平行的增益电路和读出电路、8位ADC、偏置DACs，如图1所示。 主要引脚功能如表2。 表2主要引脚功能描述 引脚名称工作方式功能描述 LINE_VALID输出行有效信号--图像数据在数据输出总线上时有效 FRAME_VALID输出帧有效信号 SDATA输入/输出I2C数据通道 SCLK输入I2C时钟 PIX_CLOCK输出像素时钟，下降沿有效 CLOCK_OUT输出主时钟输出 CLOCK_IN输入时钟输入，标称主时钟为24MHz DOUT0～7输出8位并行数据输出 SADDR输入器件连线地址脚，SADDR=5V：写地址=BA，读地址=BB；SADDR=0V:写地址=92，读地址=93 VREF1输出ADC参考偏置 STANDBY输入关闭模拟偏置电路和内部时钟（省电） RESET_BAR输入复位键，低电平有效 PB-0300有三种分开的供电电源：数字电源、模拟电源和传感器阵列电源。使用时要特别注意各电源间的相互影响。 2图像输出格式与时序 PB-0300控制像素数据输出的信号有：帧有效（FRAME-VALID）信号、行有效（LINE-VALID）信号、像素时钟（PIXCLK）信号。FRAME-VALID信号控制一帧有效图像的输出，高电平有效；LINE-VALID信号控制每行有效信号的输出，高电平有效；PIXCLK信号控制每个像素的输出，当FRAME-VALID和LINE-VALID均为高电平时，每个像素时钟周期输出一个8位像素信号；并行的DOUT0～DOUT7是像素数据的8位输出，它们始终和像素时钟同步。在PIXCLK处于下降沿时，数据输出和LINE-VALID都不能改变。在默认的VGA（640×480）下，当每行640个有效像素信号输出之后，LINE-VALID变为低电平，PB-0300按一定编码方式向外输出982个无效信号，然后再输出像素信号。当480行有效像素和无效信号完全输出之后，传感器再输出9行空白信号。这期间FRAME-VALID为低电平，标志着当前帧的结构和下一帧的开始；同时，读入寄存器的最新值，通过对寄存器编程而改变的图像参数在下一帧生效。信号输出时序如图2所示。 3寄存器设置 PB-0300共有64个寄存器（R0-R63），地址依次为00H～3FH，在缺省情况下有自动曝光功能；可以改变输出图像的大小、位置和速度；通过调节像素累积时间、ADC参考和增益值可以控制采集到的图像亮度。下面介绍几个主要寄存器的功能。 *复位控制寄存器（R13） R13能够使PB-0300复位到上电后的缺省状态。首先向R13的最低位写入