EMCCD相机多点温度检测与控制系统

发布时间：2017-08-26 01:40

  本文关键词：EMCCD相机多点温度检测与控制系统

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【摘要】：作为新一代的微弱光信号探测技术,EMCCD技术在科学成像领域被广泛地应用。EMCCD芯片不可避免的会有噪声,为了降低EMCCD芯片的噪声、从而提高信噪比,于是引进了液氮制冷技术。液氮制冷杜瓦瓶,于1976年应用在天文CCD相机的制冷上。进行微光探测时,将E MCCD芯片及周边电路置于液氮制冷杜瓦瓶内。本论文结合国家自然科学基金项目(10978013)的实际需求,对EMCCD芯片的工作温度进行温控及对天文用杜瓦瓶系统进行多点测温。本论文提供了两种设计：基于STC89C52RC单片机的测温与控制系统,它是与EMCCD相机图像系统相分离的独立系统；基于FPGA的测温与控制系统,与图像部分共用一个下位机处理器和传输通道。本论文以液氮作为冷源对EMCCD相机进行制冷,多个PT1000铂电阻作为温度检测器件,设计了接入电阻极小的五选一模拟数据选择器,电阻/电压转换电路和A/D转换电路将PT1000的阻值信号转换成STC89C52RC单片机可以处理的数字信号,其中,A/D转换电路的核心器件是具有∑-△转换技术的AD7705芯片。在两种设计中,下位机处理器分别采用了STC89C52RC单片机和EP3C40F484C6N型号的FPGA,传输方式分别采用了RS-232串口通信和USB3.0数据通信。PC/工作站设计都是在MFC框架下的基于对话框的应用程序,开发环境分别是VC6.0和VS2010。本论文可以实现对EMCCD芯片工作温度的控制及杜瓦瓶的多点测温,从而可以提高EMCCD相机的成像质量、为杜瓦瓶的热力分析提供数据支持。
【关键词】：EMCCD 杜瓦瓶 多点测温 单片机 FPGA
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB852;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 EMCCD相机简介10
• 1.2 本论文的研究背景及意义10-11
• 1.3 本论文的主要内容11-14
• 第二章 多点测温与控制系统的总体设计方案14-24
• 2.1 天文用EMCCD相机的制冷与支撑机构14-18
• 2.1.1 制冷的原因14-15
• 2.1.1.1 暗电流噪声14-15
• 2.1.1.2 转移噪声15
• 2.1.2 常用的EMCCD制冷技术15-16
• 2.1.3 支撑机构简介16-18
• 2.2 多点测温与控制系统总体设计要求18-20
• 2.2.1 多点测温18-20
• 2.2.2 温度控制20
• 2.3 基于STC89C52RC单片机的测温与控制系统设计方案20-21
• 2.4 基于FPGA的测温与控制系统设计方案21-24
• 第三章 基于STC89C52RC单片机的多点温度测控系统下位机设计24-46
• 3.1 STC89C52RC单片机及其周边电路的设计24-35
• 3.1.1 设计方案24-25
• 3.1.2 温度检测器件PT100025
• 3.1.3 五选一模拟数据选择器25-27
• 3.1.4 电阻/电压转换电路27-28
• 3.1.5 A/D转换电路28-30
• 3.1.6 STC89C52RC单片机电路30-31
• 3.1.7 EMCCD温控电路31-32
• 3.1.8 串口通信电路32-35
• 3.2 STC89C52RC单片机软件设计35-46
• 3.2.1 设计要求35-36
• 3.2.2 串口通信程序36-38
• 3.2.3 温度采集程序38-44
• 3.2.3.1 AD7705内部寄存器介绍39-44
• 3.2.3.2 温度定标44
• 3.2.3.3 温度数据处理44
• 3.2.4 EMCCD芯片温度控制程序44-46
• 第四章 基于FPGA的多点温度测控系统下位机设计46-54
• 4.1 设计要求46
• 4.2 USB3.0简介46-47
• 4.3 核心芯片与开发板的介绍47-49
• 4.3.1 PFGA芯片47-48
• 4.3.2 USB3.0接口芯片48
• 4.3.3 开发板的选择48-49
• 4.4 前端电路的设计49-50
• 4.5 NIOS Ⅱ设计50-54
• 第五章 EMCCD相机多点温度检测与控制系统的上位机设计54-68
• 5.1 基于STC89C52RC单片机的系统上位机设计54-61
• 5.1.1 设计要求及方案54-56
• 5.1.2 上位机界面功能介绍56-61
• 5.1.2.1 串口号选择57
• 5.1.2.2 波特率选择57-58
• 5.1.2.3 目标温度设定58-59
• 5.1.2.4 多点温度数据的显示59-60
• 5.1.2.5 多点温度数据的保存60-61
• 5.2 基于FPGA的系统上位机设计61-68
• 5.2.1 设计要求及方案61-62
• 5.2.2 上位机软件设计62-68
• 5.2.2.1 CYUSB类库介绍62-63
• 5.2.2.2 显示器件信息63-64
• 5.2.2.3 下载固件功能64-65
• 5.2.2.4 温控系统65-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 方益喜;雷开卓;屈健康;刘奎;乔子椋;杨海波;;基于PT1000的高精度温度测量系统[J];电子设计工程;2010年10期

2 苏宏毅;微型金属复合杜瓦瓶的漏热分析[J];航空兵器;2002年06期

3 陈晓屏;微型斯特林制冷器与杜瓦瓶组件耦合漏热分析[J];红外技术;2002年01期

4 房开瑞;;由水沸点温度推测海拔高度和大气压力的简易方法[J];中国计量;2010年03期

5 陈林飞,许骏,楼柯;一套小型化杜瓦的机械结构[J];云南天文台台刊;2001年04期

6 尚明;;FPGA技术的应用与发展趋势[J];科技资讯;2007年14期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 赵连远;热电制冷杜瓦瓶的热力分析与温度控制[D];中国科学院研究生院（云南天文台）;2008年

2 骆乐;EMCCD噪声特性分析与测试技术研究[D];南京理工大学;2010年

3 袁尤西;EMCCD冷指温度控制系统[D];昆明理工大学;2013年

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本文编号：738882