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基于FPGA和单片机的CCD数据采集与处理
作 者: 廖伟
导 师: 赵斌
学 校: 华中科技大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 电荷耦合器件(CCD) 激光三角测量 现场可编程逻辑器件(FPGA) 单片机(MCU)
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 892次
引 用: 2次
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内容摘要
CCD(电荷耦合器件)是一种性能独特的半导体光电器件,将CCD技术应用于位移、厚度等几何量测量,可以实现高精度、在线动态检测和非接触测量等要求。在应用CCD作传感器的测量系统中,需要配备CCD驱动电路、数据采集电路、数据处理电路等。因此,如何设计CCD正常工作所需的外围电路是我们需要认真考虑的一个问题。本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array)和单片机技术结合的方法实现CCD的数据采集与处理。将FPGA和单片机技术结合起来实现CCD数据采集和处理,解决了以往智能仪器中采用51单片机作为底层处理器存在的数据处理能力弱,速度慢以及实时性不强的问题。本设计充分发挥了FPGA和单片机结构灵活,通用性好,利于模块化设计,缩短开发周期,系统易于维护和扩展的优点。本文以激光三角法为理论基础,以CCD为传感器,结合单片机和FPGA技术,研制了测量微位移和物体厚度的测量系统。利用FPGA设计了两路CCD的驱动电路和数据采集与处理电路;利用单片机设计了按键、液晶等控制和显示电路。整个系统结构简单化、体积小型化、功能多样化。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-8 1 绪论 8-11 1.1 问题的提出 8-9 1.2 本课题的目的、意义 9-10 1.3 本文的主要工作 10-11 2 CCD 基本原理、特性及应用 11-21 2.1 CCD 的发展 11 2.2 CCD 基本原理 11-14 2.3 CCD 的主要特性 14-15 2.4 CCD 技术的应用 15-16 2.5 CCD 在激光三角测量中的应用 16-20 2.6 本章小结 20-21 3 双通道CCD 数据采集与处理系统 21-30 3.1 双通道CCD 传感器的测厚原理 21-22 3.2 系统的总体设计 22-23 3.3 CCD 输出信号的处理 23-28 3.4 本章小结 28-30 4 CCD 数据采集与处理系统FPGA 设计 30-55 4.1 FPGA 技术简介 30-35 4.2 FPGA 外部硬件电路 35-41 4.3 FPGA 内部电路的具体实现 41-42 4.4 CCD 驱动电路模块 42-48 4.5 控制逻辑模块 48-49 4.6 运算电路模块 49-52 4.7 存储器模块 52-53 4.8 FPGA 与单片机的接口模块 53-54 4.9 本章小结 54-55 5 单片机电路及软件设计 55-66 5.1 液晶显示模块结构设计 56-59 5.2 键盘输入模块设计 59-61 5.3 EEPROM 的接口设计 61-62 5.4 单片机与上位机的通信接口 62-64 5.5 软件设计 64-65 5.6 本章小节 65-66 6 全文总结与展望 66-68 6.1 全文总结 66 6.2 展望 66-68 致谢 68-69 参考文献 69-72 附录1 基于FPGA 的双通道CCD 数据采集与处理电路(带有两路CCD 驱动电路) 72-73 附录2 单片机控制与显示电路 73-74 附录3 基于FPGA+单片机的双通道数据采集电路 74-75 附录4 测量结果显示 75
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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