微型光谱仪硬件电路设计

发布时间：2020-05-27 13:15

【摘要】：随着环境科学、农业科学、生物医学等学科领域的发展,对光谱分析设备提出了更高的要求,高集成化、小体积、低成本、高性能的光谱仪具有广泛的应用前景。光谱仪是光谱数据采集与分析的基本仪器,其信号探测采集与传输硬件电路是仪器的核心之一,该部分的正确性以及稳定性是上位机能够正确数据处理的关键。本课题旨在研制微型光谱仪的硬件电路,设计了基于线阵电荷耦合器件的微型光谱仪的硬件电路,用以光谱信号采集、处理和传输。根据应用需求确定了系统的技术参数,进行方案设计和IC选型,完成基于线阵CCD微型光谱仪总体方案设计。接着详细阐述了硬件电路系统设计的方案。采用东芝的线阵TCD1304DG作为光电探测器进行光谱的采集,输出的信号通过前端模拟信号处理电路后,再由模数转换器将模拟信号转换为数字信号,最后通过USB2.0接口传送至上位机进行数据处理。硬件系统中采用可编程逻辑器件CPLD对线阵CCD和模数转换芯片进行时钟驱动和控制,利用CPLD与USB2.0控制器芯片构成Slavefifo传输模式,实现数字信号的传输。完成了主控CPLD逻辑电路设计,代码编写和仿真测试,USB2.0控制芯片内部固件代码的编写和调试。最后对设计的电路板各个部分进行了调试,硬件关键参数测试以及上位机联调等工作。测试结果表明:该系统各项技术指标最终满足系统设计要求。
【图文】：

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文2 线阵 CCD 采集系统总体方案设计2.1 系统总体方案设计光谱仪系统设计如图 2.1 所示，主要包括光学部分、硬件电路部分以及上位机数据处理软件部分，而本文的主要任务是系统硬件电路设计部分。即通过将光学系统色散的光谱打在光谱探测器（线阵 CCD）上，然后将 CCD 输出的模拟信号经前端模拟信号处理电路处理后，再由 ADC 模数转换器转换成数字信号，，通过 USB2.0总线传输至 PC 机，并通过上位机软件对所采集的数据进行处理。

通过 USB2.0总线传输至 PC 机，并通过上位机软件对所采集的数据进行处理。图 2.1 系统设计框图2.2 硬件总体方案设计如图 2.2 所示，硬件总体方案设计如下：由线阵 CCD 图像传感器 TCD1304DG 实现光电转换，通过可编程逻辑芯片CPLD 对图像传感器和模数转换芯片 AD9826 进行时序控制和驱动后，将输出的模
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH74

【参考文献】

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本文编号：2683587