光电信号的数据采集与微机接口

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1、第8章光电信号的数据采集与微机接口光电信号的种类：缓变信号调幅、调频脉冲信号视频图像信号……光电信号载运信息的方法：幅度信息，频率信息和相位信息。光电信号的数据采集：将信息送入微型计算机，完成信息的提取、存贮、传输和控制8.1光电信号的二值化处理微型计算机所能识别的数字是“0”或“1”，即低或高电平。“0”或“1”的意义：信号的有与无光信号的强弱到一定程度运动物体是否运动到某一特定的位置光电信号的二值化处理——将光电信号转换成“0”或“1”数字量的过程。分为：单元光电信号的二值化处理与视频信号的二值化处理。8.1.1单元光电信号的二值化处理单元光电信号——由一个或几个光电转换器件构

2、成的光电转换电路所产生的独立信号。例：控制某运动机件在轨道上做反复的变速运动S1、S2、S3：光源，D1、D2、D3：光电传感器S——初始位置，A——变速点，B——折返点例：钢板边缘位置的光电检测系统当被测钢板的边缘成像到光电器件的光敏面上刚好有一半的面积遮挡时（设为初始位置点），光电器件的输出为“0”；若偏离初始位置，光电器件的输出便不为“0”，为“+1”或“-1”其中的正负号由另外的电路判断。根据光电器件输出的“0”或“1”控制液压系统带动转轮左右运动，使钢板的边缘位置始终保持在理想的位置，保证卷起来的钢板卷边沿整齐。1.固定阈值法二值化处理电路受光源的不稳定影响较大，需要对光

3、源进行稳定处理，或应用在控制精度要求较低的场合。2．浮动阈值法二值化处理电路若使光电检测系统不受光源的影响，应采用浮动阈值二值化处理电路。阈值电压Uth为采集光源发光强度的光电二极管输出的电压，可以跟随光源发光强度而变化。光源发光强度↗，Ui↗，Uth↗，输出的二值化电压稳定不变。8.1.2视频信号的二值化处理二值化处理是把图像和背景作为分离的二值图像对待。例如，光学系统把被测物体的直径成像在CCD光敏元件上，由于被测物与背景在光强上强烈变化，反映在CCD视频信号中所对应的图像边界处会有急剧的电平变化。1.硬件二值化处理方法针对线阵CCD输出的视频信号为例讨论序列光电信号的硬件二值

4、化处理方法常分为固定阈值和浮动阈值法。⑴固定阈值法CCD视频信号经电压比较器后输出二值化方波信号。⑵浮动阈值法2.微分法实现的二值化处理方法8.1.3光电信号的二值化数据采集与接口方法线阵CCD在对物体外型尺寸、位置、振动等的测量应用中常采用二值化处理方法。1.硬件二值化数据采集方法2.边沿送数法二值化数据采集计算机接口8.2光电信号的量化处理与A/D数据采集在测量光的强度信息时需要把光的强度数字化后才能送入计算机进行存储、计算、分析传输和显示等处理，即需要对光电信号进行量化处理（A/D转换）。对于光电信号的量化处理也分为单元光电信号的量化处理与序列（视频）光电信号的量化处理。8.

5、2.1单元光电信号的量化处理单元光电信号的量化处理：对单元光电器件构成的光电变换电路的输出信号进行数字化处理的过程。完成单元光电信号量化处理工作的器件是A/D转换器件。1.高速A/D转换器件以HI1175JCB转换器为例：8bit的高速A/D转换器件，其最高工作频率为20MHz，具有启动简便、转换速度快、线性精度高等特点，基本满足单元光电信号高速A/D数据采集需要。⑴HI1175JCB型A/D转换器管脚定义HI1175JCB型A/D转换器的俯视图如图所示，它为24脚DIP封装的器件。HI1175JCB的各管脚的定义管脚号管脚定义说明1OE片选或使能，低电平有效2DVSS数字地3~1

6、0D0~D78位并行数字输出11、13DVDD数字电源（+5V）12CLK时钟脉冲输入（启动A/D转换器）14、15、18AVDD模拟电源（+5V）16VRTS参考电压源（2.6V）17VRT参考电压（TOP）23VRB参考电压（Bottom）19VIN模拟电压输入20、21AVSS模拟电源（地）22VRBS参考电压源（+0.6V）⑵HI1175JCB型A/D转换器的工作原理⑶HI1175JCB型A/D转换器的工作时序实际电路DVDDDVDDVRTVINVRBCLK8.2.2单元光电信号A/D数据采集高速检测某点光照度的数据采集系统原理方框图单元光电信号的A/D数据采集系统软件流程

7、图8.3视频（序列）光电信号的A/D数据采集序列光电信号常分为线阵CCD输出信号、面阵CCD输出的视频信号及其它电子束摄像管摄像机发出的具有各种制式的复合同步的视频信号。同步方式不同，A/D数据采集和计算机接口方式等也不相同。1.线阵CCD输出信号A/D数据采集ADS8322SRAM6264多位二进制计数器采集命令总线接口地址译码器地址码执行指令同步控制器存储命令数据存储器地址+1地址发生器16位A/D数据采集系统的脉冲时序2.视频信号的A/D数据采集