便携式线阵CCD综合测量仪的设计与实现

发布时间：2017-10-21 19:33

  本文关键词：便携式线阵CCD综合测量仪的设计与实现

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【摘要】：随着线阵CCD器件性能的提升和其应用技术的逐渐成熟,线阵CCD在在线检测、尺寸测量及图像扫描等领域的应用愈加广泛。现有的基于线阵CCD的应用系统大多是将数据采集模块和数据处理模块分开设计,数据处理和系统的操作、控制都依靠电脑上位机完成。近年来,触控屏应用技术日渐成熟,各种借助于触控屏人机交互界面的便携式设备应运而生。这篇文章就研究和设计了一款带有触控屏交互界面的便携式线阵CCD综合测量仪。这篇文章通过深入了解线阵CCD应用现状、研究线阵CCD测量系统工作原理,设计了一款以TCD1209作为光电传感器、以STM32芯片作为处理器、LCD液晶触控屏作为人机交互媒介、SD卡存储数据、3.7V可充电Li电池作为系统电源的便携式线阵CCD综合测量仪。该系统具有体积小、灵活程度高的特点,可结合不同的光学系统应用到不同物理量的测量。文章分析了线阵CCD测量系统工作原理、设计了系统的硬件电路和系统的软件,通过几个应用实例分析了系统的性能,对系统的不足之出提出了改进方案,并对系统应用前景做出了展望。在系统硬件设计部分,文章研究了系统电源、核心处理器、数据采集和处理、触控屏、SD卡存储等模块的电路设计。重点是电压转换电路的设计,CCD的工作原理、性能参数及驱动电路设计,触控屏的工作原理和电路设计。系统软件设计分为两步完成,一是CCD和AD驱动时序的分析和设计;二是系统其他部分软件设计,包括CCD输出图像信号的处理,LCD波形实时显示、LCD扫描图像的显示以及触控按键的实现,SD卡存储部分FATFS文件管理系统的移植。经过缝宽测量、图像扫描、衍射图样观察三个应用案例的测试,该系统功能完整、稳定性好,基本达到了预期设计的要求。
【关键词】：线阵CCD STM32 触控屏 综合测量
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN386.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 课题的目的和意义10-11
• 1.4 论文的研究内容与组织结构11-14
• 2 系统总体方案14-18
• 2.1 传统线阵CCD相机系统结构14-15
• 2.2 本系统的总体结构及工作过程15-17
• 2.2.1 系统的总体结构15-16
• 2.2.2 系统的工作过程16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 3 系统硬件设计18-37
• 3.1 系统硬件部分总体框架18
• 3.2 主控芯片STM32结构18-21
• 3.2.1 处理器选型18-19
• 3.2.2 STM32及其外围电路设计19-21
• 3.3 电源模块21-27
• 3.3.1 充电电池的选择21-22
• 3.3.2 充电电路设计22
• 3.3.3 欠压报警电路设计22-23
• 3.3.4 电压转换电路设计23-27
• 3.4 光信号采集模块27-30
• 3.4.1 线阵CCD的工作原理27
• 3.4.2 线阵CCD的特性参数及选型27-29
• 3.4.3 TCD1209D工作过程分析29
• 3.4.4 1209TCD驱动电路设计29-30
• 3.5 模数转换模块30-33
• 3.5.1 模数转换原理30-31
• 3.5.2 AD9945工作过程分析31-32
• 3.5.3 AD9945驱动电路设计32-33
• 3.6 LCD触控模块33-35
• 3.6.1 触控屏的选择33-35
• 3.6.2 触控屏驱动电路设计35
• 3.7 SD卡存储模块35-36
• 3.8 本章小结36-37
• 4 系统底层驱动设计37-41
• 4.1 CCD驱动设计37-39
• 4.1.1 驱动时序分析37-38
• 4.1.2 驱动脉冲程序设计38
• 4.1.3 驱动信号的验证和调试38-39
• 4.2 AD9945驱动设计39-40
• 4.2.1 AD9945驱动时序分析39-40
• 4.2.2 驱动脉冲程序设计40
• 4.2.3 驱动信号的验证和调试40
• 4.3 本章小结40-41
• 5 系统软件设计41-51
• 5.1 边缘检测算法41-43
• 5.2 LCD触控屏界面设计43-48
• 5.2.1 波形显示及自动测量43-44
• 5.2.2 图像扫描44-45
• 5.2.3 触控按键45-48
• 5.3 SD卡存储程序48-50
• 5.4 本章小结50-51
• 6 系统应用实例及性能分析51-61
• 6.1 图像扫描51-52
• 6.1.1 图像扫描原理51-52
• 6.1.2 实验过程展示52
• 6.1.3 结果分析52
• 6.2 非接触式测量缝宽52-57
• 6.2.1 缝宽测量原理52-55
• 6.2.2 实验过程展示55-56
• 6.2.3 实验结果分析56-57
• 6.3 观察单峰衍射光强分布57-60
• 6.3.1 夫琅禾费衍射原理57-59
• 6.3.2 实验过程展示59
• 6.3.3 实验结果分析59-60
• 6.4 性能指标综述60-61
• 7 总结与展望61-63
• 7.1 总结61
• 7.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-65

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3 李巍,郭军海;多目标遥外综合测量体制靶场布站几何理论分析与仿真[J];遥测遥控;2001年02期

4 ;“第四届电力系统综合测量技术研讨会”征文通知[J];电网技术;2003年10期

5 ;“第四届电力系统综合测量技术研讨会”征文通知[J];电网技术;2003年12期

6 刘s，

本文编号：1074943