“OD手机客户端官网”基于ARM和FPGA的线阵CCD测径系统的设计

 体验式培训     |      2021-07-10 23:48
本文摘要:1章节 电荷耦合器件是20世纪70年代初发展一起的新型半导体构建光电器件。目前,CCD技术已发展成一项具备广泛应用前景的新技术,沦为现代光电子学与测试技术中最不受注目的研究热点之一。 线阵CCD测量直径系统的原理图如图1右图。图中,1为光源;2为透镜,起到是汇集光能;3是一片毛玻璃,其起到是尽量使光需要均匀分布;4为被测线缆;5就是要在其上光学的线阵CCD传感器。 线缆直径测量的原理如下:经光源1收到的光通过一系列透镜2后校正为近似于的平行光。

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1章节  电荷耦合器件是20世纪70年代初发展一起的新型半导体构建光电器件。目前,CCD技术已发展成一项具备广泛应用前景的新技术,沦为现代光电子学与测试技术中最不受注目的研究热点之一。  线阵CCD测量直径系统的原理图如图1右图。图中,1为光源;2为透镜,起到是汇集光能;3是一片毛玻璃,其起到是尽量使光需要均匀分布;4为被测线缆;5就是要在其上光学的线阵CCD传感器。

线缆直径测量的原理如下:经光源1收到的光通过一系列透镜2后校正为近似于的平行光。当光由毛玻璃片3利用线缆后通过光学物镜在线阵CCD的光敏面上光学,最后经CCD的输入电路将电荷转化成电压量输入。

    CCD输入的是视频脉冲信号,其中每一个线性信号对应着CCD上的一个光敏单元的输入。同时CCD视频信号必须经过处置电路转化成为标准信号,以便更进一步对其处置。

当测量线缆直径时,由于线缆的遮盖部分没光利用,所以线缆的直径与光敏单元总长度乘以利用缝隙光敏单元长度成正比关系,根据光学物镜缩放(增大)的倍数可以测得线缆的直径尺寸。  被测线缆直径的尺寸计算公式为:  D=(L-hn)/(1)  式中L是CCD有效地测量光敏单元总长度,h是光敏单元的脉冲间距,n为利用缝隙的光敏单元个数,则为光学物镜的缩放倍数。

  因此,只要测得n,就可以计算出来出有被测线缆的直径。  2系统硬件设计  测量线缆直径的硬件结构框图如图2右图。搭配NXP公司生产的嵌入式微处理器LPC2214作为控制器,可以符合线缆生产行业对线缆直径实时性、高速性和精确性的测量和掌控,同时具备高性能、低功耗、价格低廉的特点,片内资源非常丰富,具备极高的集成度,反对工业级应用于。

    由于CCD光电传感器的切换效率、信噪比等光电特性只有在适合的时序驱动下才能超过设计所规定的最佳值,输入平稳可信的信号,因此系统中使用FPGA芯片(搭配Actel公司的A3P030)展开CCD驱动电路的设计。  2.1主控制模块的设计  ARM嵌入式处理器是整个硬件系统的核心,LPC2214构建了非常丰富的片上功能模块,主要有:外部存储器掌控模块(EMC)、系统控制模块、标准化分段I/O口、串行通信口(UART)、I2C模块、SPI模块、CAN总线控制器、定时器掌控模块、脉冲宽度调制器、A/D转换器、动态时钟控制器等。

LPC2214构建了Flash存储器和静态RAM,其中Flash存储器可用于代码和数据的存储。  系统中被测线缆被均匀分布灯光后,经光学光学系统按一定倍率光学于线阵CCD传感器上,线阵CCD在驱动脉冲的起到下,将收集到的光信号转换成电信号输入,将处置后的仿真视频信号送到A/D转换器。LPC2214所起的起到是:当全部像敏单元信号转化成完结之后,A/D器件暂停工作,此时给ARM微处理器LPC2214一个中断信号,通报LPC2214将SRAM中的所有数据通过数据总线加载到数据存储器内。

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处理器LPC2214对于所有数据根据数据处理程序展开处置,并将处理结果通过数据总线输入到LCD显示器上,便于展开动态监测以及先前掌控。  2.2CCD驱动电路的设计  CCD驱动电路的设计是线缆直径测量系统中的一个关键问题,由于有所不同厂家、有所不同型号的CCD器件的驱动电路各不相同,而成品CCD的驱动电路价格昂贵,不便用于推展[2]。

本设计中使用了Actel公司的FPGA器件A3P030因应CCD专用驱动器构成了CCD的驱动电路。经实验证明,本电路需要可信地驱动CCD。


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