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数字式阴影照相测控系统研究

作　者: 尹进
导　师: 顾金良；王唯
学　校: 南京理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 高速阴影照相多序列时序控制卡精确测时 FPGA
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 13次
引　用: 1次
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内容摘要

本文详细分析了数字式阴影照相系统的工作原理,设计了系统的网络结构,对系统中的关键部件进行了深入的理论分析和设计。基于研华工控机和一块时序控制卡,成功研制了多序列闪光的高速阴影照相测控系统。此系统可精确地控制高速CCD相机及脉冲激光器的协调工作,能正确获得弹丸在高速飞行过程中的照片,同时能够精确测量出弹丸从离开炮口开始到当前照相站的时间间隔。从而确定弹丸的飞行规律,为弹丸结构的设计提供了重要的依据。设计了与时序控制卡相配套的电源电路、复位电路、时钟电路、信号调理电路、通信接口电路等,开发了嵌入式系统软件和上位机软件,并采取了相应的硬、软件抗干扰措施,成功研制了具有参数设置、存储、处理、显示、通信等功能的阴影照相系统。运用Altium Designer电路板设计软件绘制电路原理图和PCB图。最后,加工、调试完成整个电路。通过VC编程,开发了一个方便、快捷的控制程序,通过该程序,用户可以预置各个通道的触发延时为0-85s的时间范围内的值,实验完毕后可以立即获得本次实验的各个实验数据。经过调试、改进完善,能够满足实际测试的需求。最终将应用于相关科研项目的实验研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 本文所做的主要工作及论文内容安排  10-12
    1.3.1 本文所做的主要工作  10
    1.3.2 本文的结构  10-12
2 数字式阴影照相测控系统的总体设计  12-20
  2.1 数字式阴影照相测控系统介绍和技术指标  12-16
    2.1.1 数字式阴影照相测控系统总体介绍  12-13
    2.1.2 数字式阴影照相测控系统的网络拓扑结构介绍  13-15
    2.1.3 数字式阴影照相测控系统的功能  15-16
    2.1.4 数字式阴影照相测控系统的技术指标  16
  2.2 数字式阴影照相方案设计  16-19
    2.2.1 阴影照相站的总体结构及工作原理  16-19
  2.3 小结  19-20
3 系统关键部件介绍  20-28
  3.1 红外触发靶  20
  3.2 高速CCD照相机  20-22
    3.2.1 物镜焦距的确定及照相视场的计算  21-22
  3.3 脉冲激光器  22-26
    3.3.1 图像模糊量的计算  22-23
    3.3.2 光源能量的计算  23-25
    3.3.3 激光器电源的设计  25-26
  3.4 CCD相机控制部件  26
  3.5 导光光纤束  26-27
  3.6 时序控制卡  27
  3.7 小结  27-28
4 数字式阴影照相测控系统硬件电路设计  28-41
  4.1 阴影照相测控系统硬件电路设计  28-37
    4.1.1 FPGA简介及选型  28-29
    4.1.2 电源电路设计  29-30
    4.1.3 FPGA芯片的配置  30-31
    4.1.4 复位电路和系统时钟电路  31-32
    4.1.5 炮口触发电路设计  32-33
    4.1.6 红外触发靶接口电路设计  33
    4.1.7 光电传感器信号整形电路设计  33-34
    4.1.8 相机触发信号的驱动电路设计  34-35
    4.1.9 串行通信接口电路设计  35
    4.1.10 光发送模块电路设计  35-37
  4.2 JTAG接口设计  37
  4.3 硬件抗干扰设计  37-40
  4.4 小结  40-41
5 数字式阴影照相测控系统软件设计  41-55
  5.1 FPGA的设计流程  41-42
  5.2 软件设计任务  42
  5.3 嵌入式软件系统设计  42-51
    5.3.1 主程序设计  42-43
    5.3.2 串口通信子程序设计  43-47
    5.3.3 参数下发模块程序设计  47-48
    5.3.4 信号分离模块程序设计  48-49
    5.3.5 时间测量模块程序设计  49-51
  5.4 上位机软件设计  51-54
  5.5 小结  54-55
6 数字式阴影照相测控系统调试与试验验证  55-62
  6.1 系统模拟调试  55-57
  6.2 系统现场调试  57-61
  6.3 小结  61-62
7 总结与展望  62-64
  7.1 总结  62
  7.2 展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-67

数字式阴影照相测控系统研究

内容摘要

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