高速线阵CCD数据采集、传输与处理技术的研究

论文摘要

随着科学技术的发展和数据采集系统的广泛应用,人们对数据采集传输系统的主要指标,如采样速率、分辨率、精度以及抗干扰能力等方面,都提出了越来越高的要求。因此,本论文设计了一种基于FPGA、USB和CCD的数据采集系统。首先从线阵CCD出发,系统地介绍了CCD的基本工作原理、特性及应用。根据数据采集系统的工作流程,将整个系统分为CCD器件驱动电路模块、数据采集模块、数据缓冲模块和计算机接口模块。CCD作为一种应用广泛的新型半导体光电器件,驱动时序电路的实现是其应用的关键问题。本文提出了基于FPGA实现线阵CCD驱动电路的方法。运用VHDL对驱动时序电路进行了描述,并给出了部分程序,采用A1tera公司的QUARTUSII软件对所设计的驱动程序进行了仿真,并用数字示波器观察输出波形。测量和仿真的结果证明是可行的。并结合系统软件需求,完成了上位机的测试程序。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 国内外研究现状
• 第二章 CCD 的基本原理
• 2.1 电荷存储、电荷耦合
• 2.2 电荷的注入和检测
• 2.3 CCD 的特性参数
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 方案论证
• 3.2 ALTERA QUARTUSII
• 3.3 系统硬件原理框图
• 3.4 信号处理电路
• 3.5 数据采集及接口设计
• 3.6 线阵CCD 驱动电路的设计
• 3.7 双口RAM 的应用
• 3.8 USB 传输系统的设计
• 第四章 数据处理的软件实现
• 4.1 LABVIEW 概述及编程特色
• 4.2 LABVIEW 的动态链接库DLL 调用机制
• 4.3 应用LABVIEW 与通用USB 通信程序模块的开发及验证
• 4.4 基于LABVIEW 的数据处理
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：TLC5510 的采样控制程序
• 附录2：TCD1304 的驱动控制程序