ccd光电测量信号的高速传输与控制设计

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1、国内图书分类号：TN386．5国际图书分类号：621．38西南交通大学研究生学位论文密级：公开QQQ羞电迅!』量信呈的高速笾捡皇控圭丛遮让年姓专二零一一年六／月一奄一一，牛＼月ClassifiedIndex：TN386．5U．D．C：621．38SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesis7删㈣㈣IIIll㈣IJilltill

2、[㈣lllllll{～Y1957492DESIGNOFHIGH．SPEEDTRANSMISSIONANDCONTROLFORCCDPHOTOELECTRjCMEASUREMENTSIGN

3、ALGrade：2008Candidate：TaoJinAcademicDegreeAppliedfor：MasterSpeciality：SignalandInformationProcessingSupervisor：Prof．BinLuo西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．

4、保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密西使用本授权书。．(请在以上方框内打“寸’)学位论文作者签名参治指导老师签名：·日期：矽『『．多．询日期：易．I．c·u，西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1)通过对电荷耦合器件(CCD)I作原理和特性的分析，设计了一种适用于非接触测量领域的CCD光电信号数据采集系统，实现了USB接口的GPIF模式对CCD光电测量信号的高速传输与控制功能，测试结果表明，系统性能稳定，随光照位置变化能精确定位CCD信号包络峰值位置，分析了各种光照强度下采集到的CCD信号变化规律。2

5、)硬件方面：制定了CCD光电测量高速数据采集系统的总体设计方案、绘制PCB电路图并制版；完成了电路板元器件的焊接和外围电路硬件调试，实现了USB设备的识别，并对CCD输出信号进行了放大和滤波预处理。31软件方面：以CPLD作为整个数据采集系统的控制核心，利用VHDL编程语言主要完成线阵CCD驱动时序的产生，高速A／D芯片的初始化与采样控制以及FIFO缓存数据的复位配置，使用QuartusII软件对所设计的驱动和控制程序进行了仿真，利用数字示波器观察输出波形信号并分析；对Cypress公司的EZ．USBFX2LP系列USB接口芯片CY7C68013A进行了开

6、发，通过对USB驱动以及固件程序的编写，实现了USB固件程序的成功加载，利用VisualC++6．0开发工具的图形化界面语言编程实现通过USB接口与PC机通信的上位机界面。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：／金涛日期：∞『『'多．加西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要电荷耦合器件(CCD)是一种固

7、体光电转化成像器件，具有像元尺寸小，几何精度高，性能稳定和能进行自扫描等优点，配置适当的光学系统和合适的外围驱动与控制处理电路，可以获得很高的空间分辨率，特别适用于各种精度图像传感和非接触式光电测量领域。例如铁路方面火车轮轨磨损检测、桥梁和轨道振动的测量等。本文通过对CCD工作原理和特性的分析，设计了一种适用于非接触测量领域的CCD光电信号数据采集系统。采用ADC(AnalogtoDigitalConverter，模拟到数字转换器)+CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件)+FIFO(FirstInFir

8、stOut，数据缓存器)+USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)的数字处理方案，实现了CCD光电测量信号的高速传输与控制功能，分析了各种光照强度下采集到的CCD信号变化规律。系统中以电荷耦合器件(CCD)TCDl703C作为光电测量信号采集的感光元件，以CPLD(EPM240)作为控制核心。利用VHDL语言进行硬件描述以产生线阵CCD驱动时序、高速A／D芯片(THSl2082)的初始化与采样控制信号以及FIFO(SN74V273)缓存数据的复位配置信号，选用A1tera公司的QuartusII软件对所设计的驱动和控制程序进行了仿真，并

9、用数字示波器观察输出波形；并针对TCDl703C芯片的特点，采用差