本文關(guān)鍵詞：基于ARM7的光譜采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： USB2.0 線陣CCD ARM7 數(shù)據(jù)采集

【摘要】：近幾十年來,光譜分析技術(shù)以及光譜分析儀器日益成為工業(yè)發(fā)展、學(xué)術(shù)研究等多領(lǐng)域不可或缺的精密測(cè)試工具。隨著計(jì)算機(jī)與電子器件的高速發(fā)展與普及,傳統(tǒng)的模擬信號(hào)光譜分析儀器已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嫣岣叩膶?duì)數(shù)據(jù)的精度要求及效率要求,故目前光譜儀器的一大發(fā)展方向便是精確、快捷。本課題所述光譜采集系統(tǒng)光電傳感器采用線陣CCD及配套光學(xué)前端系統(tǒng),通過ARM7電路采集硬件與上位PC機(jī)進(jìn)行通信,利用USB2.0的DMA數(shù)據(jù)傳輸方式,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款實(shí)時(shí)高效的可見光光譜數(shù)據(jù)測(cè)試采集系統(tǒng)。本文主要從三個(gè)部分對(duì)本采集系統(tǒng)進(jìn)行闡述。第一部分是硬件電路部分,主控制器采用LPC2138,通過該芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)線陣CCD芯片ILX554B與高速AD轉(zhuǎn)換芯片AD9826的時(shí)序驅(qū)動(dòng),再通過USB2.0控制芯片ISP1581與上位PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋Ｓ布糠值膬?nèi)容包括:CCD驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控電路、USB控制電路、電源電路、復(fù)位電路等硬件電路的設(shè)計(jì)、相應(yīng)時(shí)序以及固件程序設(shè)計(jì)。第二部分是軟件設(shè)計(jì)部分,主要包含硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)與上位機(jī)應(yīng)用分析軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)圖形化界面操作并能實(shí)時(shí)采集繪制所采集到的光譜曲線。電路在程序控制下能夠正常的工作,CCD可由采集電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并正常采集光譜數(shù)據(jù),整個(gè)設(shè)備能夠正確的采集到CCD輸出的光譜信號(hào)并完成與上位機(jī)的高效信息傳輸,上位機(jī)應(yīng)用程序正常接收與顯示光譜曲線的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜曲線的定標(biāo)和降噪等處理,即本文的第三部分?jǐn)?shù)據(jù)處理及測(cè)試。本文所述的光譜測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際工作測(cè)試,能夠穩(wěn)定工作,相比于傳統(tǒng)光譜分析儀器,其在數(shù)據(jù)傳輸效率、精確度、功耗、擴(kuò)展性上均具有較大的優(yōu)勢(shì),可測(cè)波長范圍達(dá)到353.47nm到795.37nm,能夠滿足可見光的采集需求及誤差范圍。除此之外,本系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)電路與光學(xué)前端都保持了足夠的微型化、高性價(jià)比需求,故設(shè)備在體積上及成本上相對(duì)傳統(tǒng)光譜儀均具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：USB2.0 線陣CCD ARM7 數(shù)據(jù)采集
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O433.4;TH744.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 引言10
• 1.2 光源光譜測(cè)試系統(tǒng)的研究意義及發(fā)展現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本論文的主要工作13-14
• 第二章 系統(tǒng)光學(xué)部分原理及相關(guān)理論14-20
• 2.1 光學(xué)系統(tǒng)的工作原理14-15
• 2.2 CCD圖像傳感器15
• 2.3 CCD基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.4 線陣CCD的工作原理16-20
• 第三章 USB總線技術(shù)概述20-26
• 3.1 USB總線特點(diǎn)20-21
• 3.2 USB總線結(jié)構(gòu)21-23
• 3.2.1 USB的總線拓?fù)?/span>21-22
• 3.2.2 USB主機(jī)22
• 3.2.3 USB設(shè)備22-23
• 3.2.4 USB連接23
• 3.3 USB的數(shù)據(jù)傳輸23-26
• 3.3.1 USB數(shù)據(jù)傳輸模式24-26
• 第四章 光源光譜測(cè)試系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案26-57
• 4.1 系統(tǒng)CCD芯片的選擇26-32
• 4.1.1 ILX554B27-32
• 4.2 系統(tǒng)微處理器選取32-35
• 4.2.1 ARM概述32-33
• 4.2.2 ARM7TDMI-S微控制器33
• 4.2.3 LPC213833-35
• 4.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)35-43
• 4.3.1 A/D芯片選擇36
• 4.3.2 AD9826驅(qū)動(dòng)時(shí)序設(shè)計(jì)36-39
• 4.3.3 數(shù)字信號(hào)接收模塊設(shè)計(jì)39-40
• 4.3.4 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)40-41
• 4.3.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊與LPC2138接口設(shè)計(jì)41-42
• 4.3.6 A/D轉(zhuǎn)換模塊正確性校驗(yàn)42-43
• 4.4 USB接口模塊43-45
• 4.5 電源設(shè)計(jì)45-46
• 4.5.1 LPC2138、AD9826以及ISP1581的電源設(shè)計(jì)45-46
• 4.5.2 ILX554B的電源設(shè)計(jì)46
• 4.6 復(fù)位電路設(shè)計(jì)46-47
• 4.7 PCB設(shè)計(jì)47-49
• 4.8 固件的編程49-57
• 4.8.1 Kernel.c50
• 4.8.2 Init.c50-51
• 4.8.3 Isr.c51-52
• 4.8.4 Chap9.c52-57
• 第五章 光源光譜測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案57-72
• 5.1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序57-63
• 5.1.1 WDM驅(qū)動(dòng)程序模型概述57-59
• 5.1.2 WDM編譯環(huán)境59
• 5.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)59-62
• 5.1.4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序安裝62-63
• 5.2 應(yīng)用程序63-72
• 5.2.1 應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境65-66
• 5.2.2 USB設(shè)備的啟動(dòng)66-70
• 5.2.3 應(yīng)用程序界面設(shè)計(jì)70-72
• 第六章 光譜采集數(shù)據(jù)處理及分析72-84
• 6.1 系統(tǒng)噪聲處理72-73
• 6.2 光譜曲線的波長定標(biāo)73-78
• 6.3 光譜曲線的響應(yīng)定標(biāo)78-79
• 6.4 系統(tǒng)性能分析79-80
• 6.4.1 像素分辨率79-80
• 6.4.2 波長準(zhǔn)確度及重復(fù)性80
• 6.5 系統(tǒng)測(cè)試80-82
• 6.6 系統(tǒng)誤差分析82-84
• 第七章 結(jié)論84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻(xiàn)86-88

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本文編號(hào)：736074