CCD光谱仪及太阳自动跟踪系统的研制

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademvofSciences硕士学位论文培养单位：2013年4月MHIILliiHMIgUlY2431213ByV沌nLinADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofOpticsHefeiInstitutesofPhysicalScience，ChineseAcademyofSciencesApril，2013学位论文原创性声明郑重声明：

2、本人呈交的学位论文((CCD光谱仪及太阳自动跟踪系统的研制》，是在导师的指导下，进行研究工作取得的成果。论文中所有数据、图片资料均真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有的著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位，本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。本人签名：_乃动牝日期：缨!圣：堕：丝致谢三年的硕士学习即将结束，在老师、同学以及亲朋好友的关心和帮助下我有所收获，并取得了一定的成绩。感谢尊敬的高晓明老师!从论文的选题到撰写完成，每一步都倾注了导师的心血。在将近

3、三年的科研和学习中，不仅培养锻炼了我的学习和工作能力，还指导我养成一种严谨踏实的学习、工作作风。高老师对科学的执着追求及其创新精神，永远是我学习的榜样。特别是他严谨治学态度和一丝不苟的工作精神，深深地影响了我，将使我终生受益。感谢张为俊老师、黄伟老师、谈图老师、汪磊老师、刘锟老师、王贵师老师、易红明老师及大气物理化学实验室的其他老师对我学习工作和生活上的帮助和鼓励。感谢各位师兄、师姐、师弟、师妹的鼓励和协助。他们是梅教旭、李凛威、胡立兵、刘强、马超、孙明国、牛明生、蔡廷栋、徐康明、林晓晓、王伟兰、孙善文、贺志刚、高伟。感谢我的室友裴显、王欢雪、秦琦冰、彭方在生活学习中的关心和帮助。感谢研究生

4、部的吴海信老师和邵娴老师，感谢他们为我们提供了良好的学习和生活环境，感谢他们为我们默默的奉献。感谢我的父母和家人一直以来对我无私的关怀，你们永远是支撑我前行的最大动力!最后，向所有给予过我关心、帮助和支持的人们致以衷心的感谢!万琳二零一三年四月摘要太阳辐射的研究与观测在气象气候的预测、地球环境的保护以及航空航天的探索等方面，都有了较为广泛的应用。研制一个低成本、结构简单的太阳辐射光谱采集装置具有广泛的应用价值，该装置主要由CCD光谱数据采集系统和太阳自动跟踪系统两部分组成。高精度线阵CCD的应用中，对CCD探测器输出信号的快速采样和存储是很重要的研究内容。针对这些问题，提出了基于SOPC的C

5、CD光谱数据采集系统的设计方案。该系统建立在ALTERA公司FPGA芯片EP3C10E144C8N上，实现了CCD驱动电路和A／D采样控制电路，并选用USB接口芯片CY7C68013来共同完成数据的高速传输，最终由Labview实现的上位机软件进行系统控制、谱线显示等处理。在对太阳自动跟踪系统调研的基础上，太阳跟踪的方法一般可以分为两种，视日运动轨迹跟踪和光电探测器跟踪，通过分析、比较优缺点后，本系统采用两种方法相结合的方式来实现对太阳的跟踪。根据控制系统的要求，设计中选用了SILICON公司的单片机C8051F060作为控制单元，根据单片机的特点和系统所需要实现的功能，重点在于单片机的外围

6、硬件电路设计和相应的软件设计系统。经硬件和软件联合调试验证，本文设计的研究思路、系统的软硬件设计均是切实可行的，系统具有结构简单、集成度高、可靠性强、操作简便等特点，为高精度的太阳辐射观测提供了可靠的保证。关键字：CCD光谱仪，太阳自动跟踪，单片机，FPGA，控制IVABSTRACTThesolarradiationhasbeenwidelyusedinmanyfields，suchasweatherclimatepredictions，nationaldefense，environmentalprotection，aerospaceexplorationandSOon．Ithasimpor

7、tantapplicationvaluetodesignasimplestructureofthesolarradiationspectrumacquisitiondevicewithlowcost．ThedeviceconsistsoftheCCDspectraldataacquisitionsystemandthesunautomatictrackingsystem。Intheapplicationofh