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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流开题报告王鹏.精品文档.唐 山 学 院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目： 基于单片机的CCD数据采集系统设计 机电工程系测控技术与仪器系 别：_王鹏专 业：_安久伏姓 名：_安久伏指 导 教 师：_辅 导 教 师：_2010年3月25日题目类型（打选择）设计（）论文（ ）一、文献综述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，是一种性能独特的半导体光电器件，能够把光学影像转化为数字信号1。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，
2、其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就是把图像像素转换成数字信号2。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3 4。CCD广泛应用在数位摄影、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 imaging5。CCD图像传感器可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现6。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
3、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7。近些年来，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8。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接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9。
4、将CCD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，广泛应用于三维轮廓、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的线性优于PSD10 11。湘潭师范学院学报上发
5、表的一篇名为基于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12，该系统体积小，抗干扰性强，易于与实现自动控制系统接口13，在各种高灵敏、高精度的实时在线检测系统中有着广阔的应用前景14，可用在航天、空间遥感、工农业、天文、通讯等军、民用等15。二、设计（论文）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与FPGA相结合的办法实现对CCD信号的数据采集与处理，包括与之相关的外围电路如传感器模块、单片机与FPGA
6、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，FPGA的选型及接口电路设计，外围模块、FPGA信号采集程序与单片机接口子程序的编写。三、设计（研究）方案系统整体框图CCD放大器A/DFPGA单片机键盘显示器CCD驱动CCD在FPGA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），然后由A/D转换器件转换为数字信号，进入FPGA进行采集、处理，处理后的数据传给单片机，最后通过液晶显示屏显示。四、工作进度安排第一阶段 第 3-4 周 查阅、收集相关资料，写出开题报告。第二阶段 第 5-6
7、 周 确定系统总体方案。第三阶段 第 7-8 周 硬件系统设计，包括元器件的选择和电路设计。第四阶段 第 9-10 周 绘制硬件电路图，包括单元电路图和整体电路图。第五阶段 第11-12周 编写系统软件程序，并调试。第六阶段 第13-14周 应用仿真软件对设计系统进行仿真。第七阶段 第15-16周 撰写毕业设计论文。第八阶段 第 17 周 准备毕业答辩。五、主要参考文献1 颜伟斌CCD信号数据采集及处理.华中科技大学硕士学位论文，2004.2 邵德奇，王伟线阵CCD测量技术及其在马钢连轧坯测量中的应用光学测量工程，1999，7(1):130-134.3 赵洋，郝群，李达成. CCD高速信号采集
8、和处理系统.光电工程，1998，25(5):42-45.4 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. 四川工业学院学报，2004，23(4):27-29.5 孔渊，王世勇，崔洪洲等.基于CPLD的高速面阵CCD驱动电路设计J.半导体光电，2003，24（5）.6 Atul Kothare ，Irfan Mirza ，K.P. Singh and A.F. Abbey. FPGA-based flexible CCD control system for X-ray astronomy payloads. Nuclear Instruments and Methods
9、 in Physics Research Section A，2009，604(3).7 Emi Miyata , Chikara Natsukari , Daisuke Akutsu , Tomoyuki Kamazuka , Masaharu Nomachi and Masanobu Ozaki. Fast and flexible CCD-driver system using fast DAC and FPGA. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators,Spectromete
10、rs,Detectors and Associated Equipment-459(1).8 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):84-86.9 安永如，黎海文，吴一辉，宣明. 基于C8051F060的微型生化分析仪高速数据采集系统.光电子技术，2007，27(3).10 迟桂纯，周肇飞，王世华激光三角法微位移测量技术工具技术，1997，31(6):37-40.11 袁雅珍. 位置探测器PSD特性及其在三角测量中的应用.光学精密工程，1996，4(4):116-120.12 褚建平，亓夫军，王宝涛. 基于FPGA的线阵CCD数据采集系统. 电子设计应用，2006(8).13 孙垂良，王保平，张雄，李青，卢宗青，侯小飞.基于FPGA的线阵CCD数据采集系统的设计.电子器件，2008，31(5).14 薛寒光，朱衡君一种基于FPGA的线阵CCD驱动器的设计.中国仪器仪表，2005，(12):97-99.15 张江洪，周维龙，聂辉. 基于FPGA的CCD数据采集系统. 湘潭师范学院学报，2009，31(1):60-62.六、指导教师意见签字： 年 月 日 七、系毕业设计（ 论文）工作领导小组意见 签字： 年 月 日说明：文献综述栏目字数本科生不少于1000字，专科生不少于500字。