基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计【bet9手机登录网址】

栏目:茶油

更新时间:2021-02-13

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第一章电荷耦合器件是20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体光电器件。

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本文摘要:第一章电荷耦合器件是20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体光电器件。

第一章电荷耦合器件是20世纪70年代初发展起来的一种新型半导体光电器件。目前,电荷耦合器件技术已发展成为一项具有广阔应用前景的新技术,并已成为现代光电子学和测试技术中最引人注目的研究热点之一。右边的图1是线阵CCD测径系统的示意图。

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图中,1为光源;2是镜头,收集光能;3是一块磨砂玻璃,起到了让光线尽可能需要均匀分布的作用;4是被测电缆;5是要光学开启的线阵CCD传感器。电缆直径测量的原理如下:光源1接收的光在通过一系列透镜2后被校正为近似平行光。当光线通过电缆被磨砂玻璃片3使用时,它被光学地穿过线性电荷耦合器件光敏表面上的光学物镜,最后电荷通过电荷耦合器件的输入电路被转换成电压。电荷耦合器件的输入是视频脉冲信号,其中每个线性信号对应于电荷耦合器件上一个光敏单元的输入。

同时,电荷耦合器件视频信号必须通过处理电路转换成标准信号进行进一步处理。在测量电缆直径时,电缆直径与光敏单元的总长度乘以使用间隙的光敏单元的长度成正比,电缆的直径大小可以根据光学物镜的缩放(增大)倍数来测量。计算被测电缆直径的公式为:D=(L-hn)/(1),其中L为CCD有效测量的感光单元总长度,h为感光单元脉冲间距,n为使用间隙的感光单元数量,为光学物镜的缩放倍数。

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因此,只要测量n,就可以计算出被测电缆的直径。2系统硬件设计测量电缆直径的硬件结构框图如图2右图所示。以恩智浦生产的嵌入式微处理器LPC2214为控制器,能够满足电缆生产行业对电缆直径的实时、高速、准确的测量和控制,具有高性能、低功耗、低价格的特点。

它具有丰富的片上资源和高度集成,与工业级应用相对立。因为CCD光电传感器的光电特性,如开关效率、信噪比等。

只能超过设计中规定的最优值并输入稳定可靠的信号,系统采用FPGA芯片(与Actel公司的A3P030配套)来开发CCD驱动电路的设计。2.1主控模块ARM嵌入式处理器的设计是整个硬件系统的核心。

LPC2214构建了丰富的片上功能模块,主要包括:外部存储器控制模块(EMC)、系统控制模块、标准化分段I/O端口、串行通信端口(UART)、I2C模块、SPI模块、CAN总线控制器、定时器控制模块、脉宽调制器、A/D转换器、动态时钟控制器等,LPC2214构建了闪存和静态RAM,其中闪存可以用来存储代码和数据。在该系统中,被测电缆均匀分布有光线,然后通过光学光学系统以一定的放大率光学照射在线性CCD传感器上。

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线阵电荷耦合器件在驱动脉冲下将采集的光信号转换成电信号输入,并将处理后的模拟视频信号发送给模数转换器。LPC2214的作用在于,当图像传感单元的所有信号转换完成时,A/D设备停止工作,此时,向ARM微处理器LPC2214发出中断信号,通知LPC2214通过数据总线将静态随机存取存储器中的所有数据加载到数据存储器中。LPC2214处理器根据数据处理程序处理所有数据,并将处理结果通过数据总线输入LCD显示器,方便动态监控和前期控制。

2.2电荷耦合器件驱动电路的设计电荷耦合器件驱动电路的设计是电缆直径测量系统中的关键问题。由于不同厂家不同型号的CCD器件驱动电路不同,成品CCD驱动电路价格昂贵,不方便用于推广[2]。本设计采用Actel公司的FPGA器件A3P030来构建CCD的驱动电路。

实验表明,该电路需要可靠地驱动电荷耦合器件。


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