单片机一维线阵CCD采集开题报告

杭 州 电 子 科 技 大 学毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告题 目 单片机一维线阵 CCD 采集学 院 理学院专 业 光信息科学与技术姓 名班 级学 号指导教师杭州电子科技大学毕业论文开题报告0一、综述本课题研究动态，说明选题意义CCD，英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。可以称为CCD 图像传感器。CCD 是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。 CCD 上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel） 。一块 CCD 上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CCD 的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。CCD 广泛应用在数码摄影、天文学，尤其是光学遥测技术、光学与频谱望远镜，和高速摄影技术如 Lucky imaging。CCD 图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换,实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把 CCD 器件作为光电接收器。四十年来，CCD 器件及其应用技术的研究取得了惊人的进展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。随着 CCD 技术和理论的不断发展，CCD 技术应用的广度与深度必将越来越大。CCD 是使用一种高感光度的半导体材料集成，它能够根据照射在其面上的光线产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，这种数字信号经过压缩和程序排列后，可由闪速存储器或硬盘卡保存即收光信号转换成计算机能识别的电子图像信号，可对被测物体进行准确的测量、分析。将 CDD 技术应用于位移、厚度等几何量测量，可以实现高精度、在线动态检测和非接触测量等要求。激光三角测量是一种非接触测量位移的重要方法，广泛应用与三维轮廓、厚度、宽度及振动测量。激光三角测量仪器主要由激光光源、透镜、光敏传感器和信号处理部分等构成。光敏传感器主要采用 CCD 和 PSD（位置敏感器件）两种。两种的区别主要如下：1.分辨率：CCD 分辨率受限于其像素间的间距（通常为 4-6m）通常只能达到 m 级，低于 PSD 分辨率（可以达到 0.2-0.3m） ；2.响应速度：CCD 的响应速度比 PSD 慢；3 后续处理：CCD 的后续处理比 PSD 复杂；4.线性方面：CCD 的线性由于 PSD。一篇名为基于 FPGA 的 CCD 数据采集系统的论文提出利用 FPGA 的强大功能，将 CCD 驱动电路及视频处理电路集成在一块 FPGA 的芯片上，实现了 CCD 图像传感器的小型化、智能化与集成化，该系统体积小，抗干扰性强，易于与实现自动控制系统接口，在各种高敏捷、高精度的实时在线检测系统中有着广阔的应用前景，可用在航天、空间遥感、工农业、天文、通讯等军、民用等。二、研究设计主要内容设计一种基于单片机的 CCD 数据采集系统，包括硬件设计和软件设计两部分。硬件设计部分采用单片机的办法实现对 CCD 信号的数据采集于处理，包括与之相关的外围电路和传感器模块、单片机与其他部件的接口电路、A/D 转换电路、时钟模块及电源模块等。软件设计部分包括信号采集与处理以及单片机接口子程序的编写。具体内容为：单片机的选型，接口电路设计，外围模块、信号采集程序与单片机接口子程序的编写。杭州电子科技大学毕业论文开题报告1三、设计方案CCD 在单片机的驱动下产生模拟电压信号，对 CCD 输出的模拟电压进行预处理（放大处理） ，然后通过 A/D 转换器转换成数字信号，存入 FIFO 中，单片机经连接器读取数据对其进行处理，最后输出到外部设备。四、研究工作进度序列 时间 内容1 2012.2.13-2012.2.20 外文翻译2 2012.2.20-2012.3.3 查阅、搜集相关资料，撰写开题报告3 2012.3.3-2012.4.1 学习单片机制作，确定方案4 2012.4.1-2012.5.3 制作 CCD 采集系统，上机测试5 2012.5.3-2012.5.17 撰写论文6 2012.5.17-2012.5.30 论文修改，毕业答辩78五、主要参考文献：单片机 CCD 放大器 A/D 连接器FIFO杭州电子科技大学毕业论文开题报告21 Atul Kothare,Irfan Mirza,K.P.Singh and A.F.Abbey.FPGA-based flexible CCD control system for X-ray astronomy pay loadsJ.Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A,2009,604(3).2 Emi Miyata,Chikara Natsukari,Daisuke Akutsu,Tomoyuki Kamazuka,Masaharu Nomachi and Masanobu Ozaki.Fast and flexible CCD-driver system using fast DAC and FPGAJ.Nucleat Instruments and Methods in Physics Research Section A;Accelerators,Spectrometersm,Detectors and Associated Equipment459(1).3 颜伟斌.CCD 信号数据采集及处理D.华中科技大学硕士学位论文，2004.4 赵洋，郝群，李达成.CCD 高速信号采集和处理系统J.光电工程，1998,25(5);42-45.5 黄斌，杨世洪，吴钦章.基于单片机控制的 CCD 数据采集系统设计J.四川工业学院学报，2004,23(4);27-29.6 伞宏力，樊宁.一种利用单片机驱动线阵 CCD 的方法J.沈阳工业大学学报，2005,27(1);84-86.7 杨玉春.利用 FIFO 和 DMA 实现线阵 CCD 高速数据采集J.哈尔滨理工大学学报2000(06).杭州电子科技大学毕业论文开题报