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1、实验规则实验规则为了确保 CCD 应用技术实验的顺利进行，保障人身安全，避免设备损坏，并且达到实验目的，要求学员必须严格遵守实验规则，在指导教师的指导下有秩序、按步骤地进行实验。为此，规定如下：1、在实验前，学员必须首先阅读实验指导书及必要的参考资料。明确实验目的，了解实验内容和步骤，达到要求后方能进行实验。2、实验进行过程中，应严格按照指导教师规定的步骤进行实验，不得自己随意进行；否则，损坏的元器件及设备要负责赔偿。3、要爱护仪器设备与元器件。不许动用与本实验无关的仪器设备。4、实验时应集中精力，认真实验；遇到问题时，应找指导教师解决；不许串组讨论，更不许高声谈笑；保持实验室的卫生，不许乱扔
2、纸屑，不许随地吐痰。5、一旦发生意外事故或出现异常现象时，应立即切断电源，并如实向指导教师汇报情况。故障排除之后才可继续实验。6、实验结束后，应将实验装置恢复原状，排列整齐，经指导教师检查允许后，方可离开实验室。7、在进行 CCD 实验过程中，不允许带电插拔 CCD 器件，否则会造成 CCD 器件的损坏。8、不允许用带电的烙铁焊接任何与 CCD 有电气连接的导线、元件。必须焊接时，应将烙铁的电源拔下来，利用烙铁的余热焊接，或者将 CCD 芯片拔下来后再焊接。实验一实验一CCDCCD 驱动器实验驱动器实验一、实验目的通过对典型 CCD 驱动器的实验，达到如下目的：1、掌握用双踪迹示波器观测二相线
3、阵CCD 驱动器各路驱动脉冲的频率、幅度、周期和相位关系的测量方法。2、通过测量 CCD 驱动脉冲之间的相位关系，掌握二相线阵 CCD 的基本工作原理。3、通过测量典型线阵 CCD 的输出信号与驱动脉冲的相位关系，掌握 CCD的基本特征。二、实验所需仪器设备1、双踪同步示波器(20MHz 以上)。2、CCD 多功能实验仪-III（基本配置）。三、实验注意事项1、凡用于 CCD 测量用的仪器设备均须良好的接地。2、在进行CCD 实验的过程中，禁止用带电的烙铁焊接任何连线。必须焊接时，一定要将烙铁电源插头拔下来，利用烙铁的余热焊接，或者将 CCD 芯片拔下来后再焊接。3、在加有电压的情况下，千万不
4、要插拔 CCD 芯片。4、在实验的过程中若遇到意外故障，应先关闭电源，并如实向指导教师反映出现故障的情况，待故障排除后方可继续实验。5、电压调整好后，不要再私自调整，否则一切后果自负。四、试验仪面板示意图及 TCD2252D 的基本工作原理CCD 多功能实验仪-IIICCDMulti-FunctionTester频率+积分时间SHCPSP12R频率GNDURUGUBCGND积分时间图 1-1CCD 多功能实验仪-III 面板示意图TCD2252D 的外形和管脚分布如图 1-2 所示，管脚定义如表 1-1 所示。TCD2252D 的基本工作原理如图 1-3 所示，时序图如图 1-4 所示。管脚分
5、布图OS2OS3SSNCRS122OS1SSODSPCP11234567891212019182BSSRGB171615141BVDD2A2SH32A1SH1270027001A2SH22700101113121A1SS顶视图图 1-2TCD2252D 的外形和管脚分布表 1-1TCD2252D 的管脚定义管脚号1234567891011符号OS2OS3SSNCRS2BSS2A2SH31A2SH2功能描述信号输出（蓝）信号输出（红）地未连接复位栅末级时钟（第二相）地时钟 2（第二相）转移栅 3时钟 2（第一相）转移栅 2管脚号1213141516171819202122符号SS1A1SH12A
6、1VDD1BCPSPODSSOS1地时钟 1（第一相）转移栅 1时钟 1（第二相）电源（数字）末级时钟（第一相）钳位栅采样保持栅电源（模拟）地信号输出（绿）功能描述SS21OD20SP19CP181B172A11A11513SS12CCD 模拟转移寄存器2转移栅 2OS12214SH1采样保持 箝位.光电二极管阵列（绿）转移栅 1S2698S2699S2700D13D14D15D62D63S1S2S3D64.CCD 模拟转移寄存器1CCD 模拟转移寄存器4转移栅 4OS2111D73D74SH2采样保持 箝位.光电二极管阵列（蓝）转移栅 3S2698S2699S2700D13D14D15D62
7、D63S1S2S3D64.CCD 模拟转移寄存器3CCD 模拟转移寄存器6转移栅 6OS329D73D74SH3采样保持 箝位.光电二极管阵列（红）转移栅 5S2698S2699S2700D13D14D15D62D63S1S2S3D648.CCD 模拟转移寄存器53567SSRS2BSS2A21A2图 1-3TCD2252D 的电路原理图D73D7410）间时分积（TNIt图序H时S出）输元出元试像输元像测2（哑1（57D47D）37D元27D出）像输元217D1元像（哑6（出76D输元66D元哑56D像346D0072S出）9962S输元号像3S信0效072S有2（）元1S像36D元6726
8、D像723（16D出06D输95D出行1输）光元51D蔽像84）41D遮（元像31D4621D（出11D）输01D元元9D像哑31（4D出3D输元2D哑1D0D出输持BB,OSP保1A2ARSCPS样OS采图 1-4TCD2252D 的工作时序图五、实验内容及步骤注意：注意：使用示波器检测信号时，使用示波器检测信号时，示波器与示波器与 CCDCCD 多功能实验仪多功能实验仪-III-III 应共地。应共地。1、打开 CCD 多功能实验仪-III 的电源开关，观察积分时间显示窗口和驱动频率显示窗口的显示数据，并用积分时间设置按钮调整积分时间为 1 档（按红色按钮为加，绿色按钮为减），用频率设置按
9、钮调整频率为 0 档。然后打开示波器的电源开关，用双线示波器检查 CCD 驱动器的各路脉冲波形是否正确（请参考时序图）。如符合，则继续进行以下实验；否则，应请指导教师进行检查。2、驱动频率和积分时间的测量：（1）打开示波器电源开关，将 Y1和 Y2的扫描线调至适当位置，将示波器同步选择器开关调至 Y1位置（用 Y1作同步信号）。（2）将 CCD 多功能实验仪-III 的电源接好，打开电源开关。（3）用 Y1探头测试转移脉冲SH，并调节使之同步，使SH脉宽适当以便于观测。（4）用探头 Y2分别测试1、2等信号。观察各信号的相位是否符合图 1-4 所示的波形（特别要注意各信号之间的相位关系）。（5
10、）用探头 Y1测试1并使之同步。用Y2分别测试2、R等信号。看其是否符合图 1-4 所示的波形（尤其是幅度是否满足 TCD2252D驱动的要求，一般要满足 0.34.5V）。（6）驱动频率的测量：分别测出1、2、R的周期、频率、幅度，填入表 1-2 中。改变频率选择开关，再测出1、2、R的周期、频率、幅度，也填入表 1-2 中。驱动频率 0 档 1 档 2 档 3 档项目周期（ms）频率（Hz）幅度（V）周期（ms）频率（Hz）幅度（V）周期（ms）频率（Hz）幅度（V）周期（ms）频率（Hz）幅度（V）表 1-212R（7）积分时间的测量：做完以上实验后，将频率设为0（档），积分时间设为 1
11、（档），用Y1观测 SH 脉冲周期，并将SH的周期（即积分时间），填入表 1-3 中。改变积分时间的档位，分别测出不同档位下的积分时间。再改变驱动频率，测出不同档位的积分时间，填入表 1-3 中。表 1-3驱动频率 0 档积分时间SH 周 期（档）（ms）驱动频率 1 档驱动频率 2 档驱动频率 3 档积 分 时SH 周期积 分 时SH 周期积 分 时SH 周期间（档）（ms）间（档）（ms）间（档）（ms）01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 1
12、6 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16注意：注意：CCDCCD 多功能实验仪多功能实验仪-III-III 上所显示的积分时间大于上所显示的积分时间大于 1616 的数字无效。的数字无效。3、视频输出信号 U0的测量：打开实验仪的电源开关，用 Y1探头测量SH并使之同步，用 Y2测量 CCD输出信号 U0，观测SH与 U0的关系；将 Y1换置到C，观测C与 U0的关系，并讨论两种情况的区别。4、关机结束A、关闭多功能实验仪的电源。B、关闭示波
13、器电源。5、写出实验总结报告，注意说明 TCD2252D 的基本工作原理，R的作用，输出信号与1或2周期的关系。实验二实验二 CCDCCD 特性的测试实验特性的测试实验一、实验目的通过对典型线阵 CCD（TCD2252D）在不同驱动频率和不同积分时间情况下输出信号的测量，进一步掌握 CCD 的有关特性，掌握积分时间的意义，以及驱动频率与积分时间对 CCD 输出信号的影响。二、实验所需仪器设备1、双踪同步示波器。2、CCD 多功能实验仪-III（基本配置）。三、实验内容及步骤1、打开示波器电源，将示波器的地线与 CCD 多功能实验仪-III 的地线接好。2、打开 CCD 多功能实验仪-III 的
14、电源，将积分时间设置在 1 档，驱动频率设置在 0 档，触动实验仪前方左侧的红色按钮使之变亮。3、Y1测量SH，并以SH同步示波器，用 Y2测量 CCD 的输出信号 U0，用不透光或半透光的物体遮挡 CCD 入射窗口，改变 CCD 像敏面的照度，观测视频输出信号 U0的波形变化，测出它的最大输出幅度 U0m，再将其输出信号的幅度调整到小于二分之一 U0m（通过调整 CCD 像敏面的照度来调整）。4、驱动频率设置为 1 档，观测其输出信号 U0的幅度变化，再将其输出信号的幅度调整到小于二分之一 U0m。5、将积分时间设置为 2 档，观测其输出信号 U0的幅度变化。6、在积分时间档位不变的情况下，
15、改变驱动频率，积分时间也随之变化，输出信号 U0的幅度也随之变化。在驱动频率不变的情况下，改变积分时间的档位，积分时间也随之变化，输出信号 U0的幅度也随之变化。7、分析上述现象，说明积分时间与输出信号的变化关系。8、关机结束（1）关闭多功能实验仪-III 的电源。（2）关闭示波器电源。写出实验总结报告，注意说明 TCD2252D 的基本工作原理，说明 CCD 输出信号 U0与驱动频率、积分时间的关系。实验三实验三 线阵线阵 CCDCCD 输出信号的二值化处理输出信号的二值化处理一、实验目的通过该实验，进一步掌握 CCD 的基本特性，了解运用 CCD 进行物体位置测量的方法。二、硬件二值化原理
16、CCD 输出的信号中涵盖了线阵 CCD 各像元的照度分布 EX和像元位置信号，这在物体位置（物体边缘信号位置）检测中显得十分重要。CCD像敏面A图 3-1在如图 3-1 所示的情况下，当物体 A 下落进入视场时，在 CCD 的像面上形成照度的强对比分布，CCD 输出信号的波形如图 3-2 所示。而且，随着物体的下落，输出信号的变化边沿继续向右移动，这样，CCD 就可以检测到物体下落的瞬时位置和下落时的速度。而要想以数字方式描述物体下落的瞬时位置和速度，可以采用二值化的方法方便的将物体边界检测并描述出来，例如采用如图U0数据显示器译码驱动器首像元末像元锁 存 器图3-2+5VU0SP计 数 器C
17、 C+LM393UD-+12VUD整 形图 3-4图3-33-3 所示的阈值法检测电路。在该电路中，电压比较器的+输入端接 CCD 驱动器输出的信号 U0，而其另一端接电位可调整的电位器上，这样，便构成了可调阈值电平的固定阈值二值化电路。将 CCD 输出信号 U0送到如图 3-4 所示的二值化数据采集电路中，便可以得到物体边沿的二值化数据，并通过数码管显示出来。三、实验所用仪器设备 1、计算机（带 ISA 总线）。2、CCD 多功能实验仪-III（基本配置）。3、AD103GH-AT 数据采集卡。四、实验内容与步骤注：本实验采用软件二值化方法注：本实验采用软件二值化方法1、在计算机电源关闭的情
18、况下，将AD103GH-AT 数据采集卡插到计算机 ISA总线上，用专用连接线连接好 CCD 多功能实验仪-III 和 AD103GH-AT 数据采集卡。2、将 CCD 多功能实验仪-III 与计算机电源打开。3、执行实验仪软件。进入到二值化窗口。2、用带黑条的半透明板物体挡住CCD，使CCD 输出如图 3-2 所示的波形图。最简单的方法是用手作被测物体，用实验仪软件观测 CCD 的输出信号 U0。观测到如图 3-2 所示的波形后，输入阈值（大于 0，小于 4095），最好位于信号值的中间左右。看到 CCD 输出信号 U0的二值化波形 UD，记录二值化边界的数据值，按公式 L=Nl0算出物体的
19、边界在 CCD 像敏面上的位置。或用 L=Nl0算出物体的边界在 CCD 像敏面上的位置变化。3、写出实验报告，说明实验方法，并讨论适用于二值化测量的领域。实验四实验四 线阵线阵 CCDCCD 的的 ADAD 数据采集数据采集一、实验目的通过用 AD 数据采集卡 AD103GH-AT对典型线阵 CCD（TCD2252D）进行同步数据采集实验，达到如下目的：1、掌握线阵 CCD 的 AD 数据采集卡的基本功能和特性。2、进一步掌握线阵 CCD 的积分时间与光照灵敏度的关系。3、学会利用 AD 数据采集卡进行有关物理量的测量。4、学会基本数据采集软件的编写和应用。二、线阵 CCD 的 AD 数据采
20、集原理线阵 CCD 的 AD 数据采集种类和方法很多，这里我们只介绍应用最普遍的一种 12 位 AD 数据采集的基本工作原理。采用 AD1672 构成的 12 位 AD 数据采集线阵 CCD（TCD2252D）的原理框图如图 4-1 所示。SRAM628512AD1672AD1672U0 0地址计数器接口电路DBC CSP同步控制器AB计算机数据总线地址译码器计算机地址总线图 4-1图中以 AD1672 器件为核心，完成 12 位的 AD 模数转换，以 SRAM628512作为 12 位数据存储器，它的地址产生器由PLD 构成。计算机软件通过读、写地址及地址译码器对同步控制器发出各种操作命令；
21、如清零，使地址计数器及内部同步控制器等均处于初始状态，等待 CCD 驱动器的C脉冲上升沿的到来，C脉冲的上升沿使与CCD像元信号同步的SP采样脉冲通过同步控制器启动AD1672，对当前的输入信号 U0进行 A/D 转换。A/D 转换完成后，AD1672 将转换的 12 位数据送到输出缓冲器时，会产生一个转换完成的信号，将这个信号送入同步控制器中，同步控制器将产生一个写脉冲送入 SRAM628512,这时，静态存储器将 AD1672缓冲器上的数据写入它当前的地址空间，写入完成后，同步控制器产生一个脉冲，使地址计数器加 1；之后，第二个SP 信号到来，同步控制器控制 AD1672 将线阵CCD 的
22、第二个像元信号继续进行 A/D 转换，在转换完成时产生第二个转换完成信号，并将所转换的数字信号送到存储器当前的地址空间，再将地址计数器加1，一直存储到2048 个像元，对一行信号存储完成后（该数据采集卡AD103GH-AT 即设定存储 12 位数据 2K 空间），产生标志信号，计算机查询到标志信号后，软件发出读指令，将静态存储器所存的数据读到计算机内存中。再用适当的显示方式，显示出 A/D 转换一行的各个像元的数据，或以波形方式显示一行周期内各个像元的数字波形。三 实验所需仪器设备1 计算机一台(带有 ISA 总线)。2 双踪迹同步示波器一台。3 AD103GH-AT数据采集卡一块。4 CCD
23、 多功能实验仪-III（基本配置）一台。5 条纹板一个。6 50mm 镜头模块 1 个四、实验内容及步骤1 在计算机电源关闭的情况下，将 AD103GH-AT 数据采集卡插入计算机的ISA 插槽内。将 CCD 多功能实验仪-III 用电缆线与 AD103GH-AT数据采集卡的插头接好，将镜头的光圈关闭或将镜头盖盖好。打开计算机。2 将实验仪软件装入计算机。3 运行 TESTER.EXE 文件，即进入 CCD 实验仪的软件界面，用鼠标单击“采集”图标，即开始数据采集。4 根据需要，可将当前数据存成数据文件，可用 Windows 系统自带的记事本打开该文件。也可用实验仪软件打开该文件。5 在运行实
24、验仪软件时，改变驱动频率、积分时间和镜头光圈，观察 CCD输出信号的变化规律。五、写出实验报告，总结规律实验五实验五 线阵线阵 CCDCCD 用于物体外径尺寸测量用于物体外径尺寸测量一、尺寸测量的原理L1L2B灯丝2y-UP3H1H1LCCD敏感面AFwu2yU2P1U2yAUH HP2f-llBx-l-l1l21l-f22图 5-1图 5-1 为物体外径尺寸测量系统的光学系统原理图。由照明灯的灯丝经远心照明光学系统（L1 和 L2）形成远心照明光束，远心照明光束均匀照射被测物体 AB，经成像物镜（L）成像在 CCD 像敏面上，即 AB。由于被测物体的成像面上的光的照度不同，CCD 像敏面上的
25、 照度分布也就不同，因此 CCD 中包含有被测物体的外径尺寸信号，CCD 输出信号 U0的波形如图 5-2 所示。如何从 CCD 输出信号 U0中检取被测物体的尺U0寸信号是 CCD 尺寸测量的关键。从 CCD 输出信号U0中检取被测物体尺寸信号的方法很多，例如固NANB定阈值二值化方法、浮动阈值二值化方法、微分法和 AD 数据采集软件检取法等。本实验采样 12位 AD 数据采集计算机软件检取被测物体外径尺像元或时间寸的方法。通过计算机软件检取被测物体外径尺图5-2寸的方法也很多，可以采用固定阈值的方法，即比较输出信号 U0的值是否大于（或小于）某一值，产生 NA像元的位置数，而在另一个边界产
26、生 NB像元的位置数，考虑到成像物镜的光学放大倍率，被测物体的直径应为：D=(NB-NA)*l0/其中 l0为所用 CCD 的像元中心距、为光学系统放大倍律。二、实验目的通过本实验，使学生掌握用线阵 CCD 测量物体外径尺寸的基本工作原理，理解基本公式，并从实验中分析出影响测量范围、测量精度的主要因素，掌握用计算机软件进行二值化处理数据的方法，从而实现检取物体外径尺寸的目的。三、实验所用仪器设备1、计算机一台（带有 ISA 总线）。2、CCD 数据采集卡一块（AD103GH-AT）。3、双踪迹示波器一台。4、CCD 多功能实验仪-III 一台。5、配件（50mm 镜头模块、光源、测径台）1 套
27、5、卡尺或千分尺一把。6、被测钻头 13 支。四 实验内容及步骤1、将AD103GH-AT 数据采集卡插入计算机的 ISA 总线插槽，并将其与CCD 多功能实验仪-III 用专用线连接好，打开计算机和实验仪的电源开关。2、用示波器观测 CCD 多功能实验仪-III 上预留的驱动器工作脉冲和输出信号脉冲的波形是否符合实验一、实验二的要求。观测CCD 输出信号 U0，是否输出幅度太低，或是已进入饱和状态。正常的输出信号U0应处于接近饱和的状态（此步骤不用示波器观测，而直接运行数据采集软件通过显示器直接观测 U0信号）。3、先用卡尺测出被测物体的直径值，然后将其放到测径仪的被测物体支撑架上。4、执行
28、实验仪软件 TESTER.EXE,按计算机界面上的提示进行操作。（1）首先设定基本参量：设置阈值，如设置成2000 等；设置光学放大倍率，的设置要根据光学系统的物像关系来定（缺省值为 1）。（2）进入测量：显示屏显示出所测的CCD 输出信号曲线，阈值电平直线，并以数字形式显示 NA与 NB的值，计算出被测物体的外径尺寸。根据所显示的波形曲线，适当地调整前面所设定的参数，使波形曲线和阈值电平线适当，并使测量值接近卡尺或千分尺所测量的值。（3）进行多次平均测量：界面提示多次平均测量的选项，选中后按回车键，输入你所要进行的多次测量的次数，便可以计算 10 次以内的多次测量的平均值。通过测量结果，分析
29、仪器的稳定性和测量精度。（4）分别单独改变二值化阈值电平和设置的光学系统放大倍率，观测测量结果的变化，分析这些因素对这种测量方式的测量精度和测量稳定性的影响。五、实验结果分析将所设定的参数和测量结果列入表中（自己作），分析测量结果与各种参数之间的关系。六、试编写物体外径测量的软件（自选）这一项是为有条件的同学提出的要求。在软件编写过程中，利用编程语言调用数据文件，以选取最大斜率的方式（软件微分方法）找到二值化电平值，用此电平值做二值化数据采集，计算出被测物体的外径值，并将其测量结果与上述软件得到的结果相比较。七、写出实验报告。实验六实验六 用线阵用线阵 CCDCCD 检测物体的振动检测物体的振
30、动一、实验目的用线阵 CCD 检测物体的振动，即检测物体振动的振幅、相位和频率。通过这一实验进一步掌握CCD的特性，掌握它的积分特性和信号输出特性，扩展CCD应用技术的广度。二、实验原理用线阵 CCD 检测物体的振动的原理方框图如图 6-1 所示。为了测量方便，常在被测物体上涂上黑白分明的标志，用直流光源照明被测物体上的标志，并将其通过成像物镜成像在 CCD 光敏面上，CCD 在驱动器的作用下将被测物体上的标志信号输出，经数据采集接口送给计算机内存。被测物体成像物镜线阵CCD驱动器照明光源数据采集接口计算机图 6-1当物体的振动频率远远小于线阵 CCD 的行频时（通常要求F物F行/10），在物
31、体振动的一个周期内，CCD 至少采集出 10 个点的振动状况；在测量时，常取物体振动的 N 个周期的数据，并将这些数据通过相应的软件计算出物体像方的振动幅度、频率和相位，此时要注意由于采用了成像物镜，计算物体的振幅时要考虑物镜的光学放大倍率，即 M物M像/。物体的振动频率和像的振动频率相同，而初相位则恰好是反相的。在用线阵 CCD 测量物体振动时，常采用二值化数据采集计算机接口电路（或卡），这是因为二值化数据采集卡采集行，所采的数据量少、速度快，数据处理简单。二值化数据采集计算机接口卡的工作原理方框图如图 6-2 所示。其工作波形如图 6-3 所示。在一个行周期中，线阵 CCD 输出的信号如图
32、 6-3 中的 U0所示，其二值化后输出的信号如图 6-3 中的 UD和 UDF所示；显然，UDF为 UD的反相。如果图 6-2 中的锁存器为上升沿锁存的，那么，UD的上升沿对应于视频信号的前沿，而 UDF的上升沿对应于视频信号的后沿，于是用UD作前沿检取信号，用UDF作后沿检取信号，分别对应锁存器2 锁存前沿 N1值和锁存后沿 N2的值。将锁存器1、锁存器 2 的数据挂到计算机的数据总线接口上，并在一个行周期的末端将锁存器所存的数据 N1和 N2值分别送到计算机内存中。并在下一个周期开始时，启动计算机软件，算出一行的光斑中心位置数 N0，N0（N1N2）/2，将 N0送到事先准备好的地址单元
33、中去，并将该地址单元的地址加1，再去接收下一个行送来的数据一直送到 M 行（M 值可由软件输入），M 可根据测量物体振动的问题设置，M 值越大，所测得的振动波数越多。U0锁存器 1锁存器 2计算机数据总线UDN1N2tSP计数器计算机地址总线前沿检取UDFtCU0二值化整形总线译码器后沿检取t图 6-2图 6-3将M行数据存储完毕后用绘图软件将所存的M个中心点位置的数据在以时间为横坐标的坐标轴上标出，便可得到被测物体的振动曲线，由振动波形曲线很容易算出被测物体振动的幅度、周期、频率和初相位。三、实验所用仪器设备1、计算机一台(带 ISA 总线)。2、AD103GH-AT 数据采集接口卡一块。3
34、、CCD 多功能实验仪-III 一台。4、双踪迹示波器一台。四 实验内容及步骤1、先用双踪迹示波器调整好多功能实验仪，使其处于正常工作状态后，设定实验仪的驱动频率和积分时间，并用示波器准确地测出其行周期（C的周期）。2、将 AD103GH-AT数据采集卡插入计算机 ISA 总线插槽内，注意一定要在关闭计算机的情况下插卡。3、将 AD103GH-AT数据采集卡与 CCD 多功能实验仪-III 用专用线接好，注意要在关闭计算机的情况下连线。4、打开计算机的电源开关，先进入尺寸测量实验程序，测出实验板的缝宽，2mm 或 3mm。5、进入物体振动实验程序。进入程序后，请按菜单提示要求进行操作，首先设置
35、所要测量的波形的测量点数（或行数）M；再设置二值化阈值电平 Uth之后，用手沿平行于多功能实验仪 CCD 入射窗的方向摆动实验板窄缝，产生振动的光信号。然后执行振动测量程序，经过一段时间的采集后，计算机将自动地显示实验板窄缝的振动波形，从波形上可以分析计算出其振幅、频率和初相位。五 实验结果及实验报告实验完成后，将计算机所测得的数据打印出来，以时间为横坐标，以 1048像元值为纵坐标的零点，将测得的每个数据标在这个坐标轴上，便可得到所测得的振动波形，再与计算机画出的波形相比较。写出这个实验的心得体会。实验八实验八面阵面阵 CCDCCD 实验实验面阵 CCD 是当前应用最广泛的 CCD 器件，它
36、常被用于监控系统、保安、防范、交通指挥、摄录像和数码照相等领域。面阵 CCD 常有四种基本类型：帧转移型、隔列转移型、线转移型和全帧转移型等。本实验将以应用最为广泛的隔列转移型面阵 CCD 为例来研究面阵 CCD 的基本工作原理，面阵 CCD 的视频输出信号等。一一 实验目的实验目的通过此实验使学员进一步理解和掌握隔列转移型面阵 CCD 的基本工作原理；掌握面阵 CCD 的各路驱动脉冲波形和各路驱动脉冲的功能；掌握面阵 CCD 输出的视频信号与 PAL电视制式。二二 实验仪器及设备实验仪器及设备1面阵 CCD 实验仪一台。2双踪迹（或四踪迹）同步示波器一台。三三 实验内容与步骤实验内容与步骤1
37、驱动脉冲波形的测量（1）将四踪迹（或双踪迹）同步示波器的四个输入线调整好，幅度调整到2V/格上，并将4 个输入线分别接到面阵 CCD 实验仪的V1、V2、V3和V4输出端（双踪迹示波器两两比较实验仪V1、V2、V3和，比较其相位关系，并将其驱动脉冲的幅度、频率与周期V4的输出端）记录下来，有条件的将各路驱动脉冲波形图画下来。（2）再用示波器的探头测量H1和H2的波形，比较H1和H2的位相关系，测量V与H频率及周期，包括大周期和小周期。（3）用示波器的探头测量 SH 和 RS 的幅度、频率和周期。2视频输出信号（VIDEO）的测量面阵 CCD 输出的视频信号为全电视视频信号，它包括行、场同步脉冲
38、和视频图像灰度信号。测量时先测场周期、场频，再测行周期、行频。在行同步的情况下再观测视频信号。作此实验时要求测出场正程时间，场逆程时间，行正程时间，行逆程时间。观察在行正程期间和行逆程期间内，图像灰度的变化情况和V1、V2、V3和V4的脉冲变化。四四 实验结果与实验报告实验结果与实验报告通过以上实验，用自己的语言，结合所观测的驱动脉冲波形图说明隔列转移面阵 CCD 的基本工作原理，写出心得体会和实验报告。实验九实验九面阵面阵 CCDCCD 的数据采集与计算机接口实验的数据采集与计算机接口实验一一 实验目的实验目的面阵 CCD 为图像输出的主要设备，它输出的图像信号是以一定制式输出的视频信号，称
39、为复合视频输出信号。实验八中已对面阵 CCD 的输出复合视频信号做了全面的测试。本实验的主要目的是说明如何利用面阵 CCD 的图像数据采集卡采集复合视频信号进入计算机，并对视频信号进行适当的数据处理，通过本实验达到会运用典型图像卡采集和处理图像的目的。二二 实验所需的仪器设备实验所需的仪器设备1面阵 CCD 实验仪一台（和面阵 CCD 摄像机一个）。2OK-C30 彩色、黑白两用图像采集卡一块。3586 以上机型计算机一台。要求计算机具用支持新的 PCI 规范的 PCI 插槽；内存大于 16MB；显示卡具有 PCI 总线卡的速度相应和实时显示的性能，建议选用 S3系列的 VGA 卡，例如：S3
40、64V+、MS-4415 系列显示卡；显示卡的帧存应不小于 2MB。4黑白或彩色监视器一台。三三 OK-C30OK-C30 图像采集卡图像采集卡1OK-C30 图像卡的基本结构Video1多路选择A/D缓 存Video2数字解码Gen Lock控 制PCIBUS图 9-1OK-C30 结构图OK-C30 图像卡的节本结构如图 9-1 所示，它由多路选择数字解码器将输入的视频图像信号送到 A/D 转换器进行模数转换，转换成的数字图像信号通过 PCI总线送入计算机内存。这些逻辑功能均在同步控制器的控制下完成。2图像卡特性OK-C30 图像卡是基于 PCI 总线，能采集彩色又能采集黑白图像的图像采集
41、卡，用数字解码器对模拟视频信号进行 8 位 A/D 转换，再解码成红（R）、绿（G）、兰（B）24 位数字信号后，通过 PCI 总线传送到 PC 机系统内存。OK-C30 图像卡不但具有图像的比例缩小而且具有放大功能，具有用于电视会议的镜像显示。OK-C30 硬件支持线性虚地址映射，方便 Win9x 及 WinNT 下的软件开发。图像传送速度高达 132MB/S，可实现摄像机图像到计算机内存的可靠实时传送，相续相邻帧的图像精确到场。因此适用于图像处理、工业监控和多媒体的压缩、处理等研究开发领域和检测工程应用领域。图像数据以 RGB 或 YUV 格式用打包的方式或分散的方式存放于内存，在采集黑白
42、图像时以紧凑方式将图像数据存放于内存。采集的图像大小和位置可选，从1616 到 768576，X、Y 方向分别有软件以 4 为步长选择，实现 AOI（Area of Interesting）的采集和显示。具有方形窗口显示或任意形状图形屏蔽显示。由于 OK-C30 将图像直接传送到主机的内存，视主机内存的大小和所采集图像的大小可连续存储相邻的多帧图像，由此带来了两个好处：（1）用户可从连续图像中获得更多的信息。（2）图像处理算法在主机内存执行，有利于提高处理速度，充分的发挥越来越高的 CPU 潜力，同时便于用户编程。图像和菜单同屏显示，兼容大多数 PCI、AGP 显示卡。3技术指标（1）彩色和黑
43、白图像采集。（2）视频输入为标准 PAL、NTSC 或 SECAM 制信号。（3）六路复合视频输入选择或三路 Y/C 输入选择。（4）亮度、色度、对比度、饱和度软件可调。（5）图像采集显示分辨率最大 768576。（6）具有开窗处理功能，窗口可为方形，也可利用点屏蔽做任意形状窗口的处理。（7）硬件完成输入图像比例缩小和放大，从1/16 到8 倍。（8）具有硬件作镜像反转功能。（9）具有硬件线性虚地址映射能力。（10）支持 RGB32、RGB24、RGB16、RGB15、RGB8、YUV16、YUV12、YUV9、黑白图像 Y8 等图像格式。（11）视频 A/D 为 8 位。（12）可采集单场、
44、单帧、间隔几帧，连续相邻帧的图像，精确到场。（13）具有外触发接口。（14）外形尺寸 135105（mm）。（15）提供 Win9x 及 WinNT 环境下的开发库及 Video for Windows驱动。4OK 系列图像卡的软件安装于使用（1）设备登记与设备驱动安装在 Win9x 操作系统中，首次安装图像卡时，系统会提示：“发现新的硬件设备（Multimedia Device），请把安装（SETUP）盘插入 A：”，按系统提示即可进行系统的新设备信息登记和驱动程序安装。驱动程序安装完毕后会提示重启系统，可以选择不，而等到完成了下面的第 2 项开发库与演示程序安装以后，并设置好所需图像帧缓存
45、的大小，再启动系统。当然也可以选择立即重启。驱动程序缺省设置序列图像帧缓存大小为 4096K（4M）字节。以后如需改变，可以按下面所述方法设置所需序列图像帧缓存的大小，重启系统后，方可使新设置生效。如果由于某种原因，没有找到相应卡的安装信息，或已经由其他安装软件安装过，在这种情况下，可以直接执行安装程序（SETUP），方法见下。安装完毕，再按5,OK 设备管理器的使用中b，OK 系列图像卡管理中的方法，进行一下“更新注册”，就可实现当前已安装 OK 系列图像卡的正确信息登记。（2）开发库与演示程序安装把安装（SETUP）盘插入 A：，然后运行标准安装程序 Setup，按程序提示即可容易地安装好
46、开发库和驱动程序及演示程序。如果用的是 Win95 早期版本，则还需要手工将 A 盘中的 msvcrt.dll 拷贝到 Win95 系统中的 System 目录中（如没有拷贝 msvcrt.dll，启动演示程序时会发生错误）。安装完毕后，安装程序会在系统桌面以及开始“程序”中自动生成一“OK Image Products”文件夹，文件夹里有“OK Demo”演示程序，用户可以通过该演示程序进行图像卡的一些常规操作，以测试图像卡工作是否正常。文件夹里还有“UnInstall OK Devices”，用来撤除图像卡驱动系统；以及“OK User Guider”用户指南，和“OK DeviceMan
47、ager”OK 系列图像设备管理器。如需改变设备驱动程序所预申请的序列图像帧缓存的大小，可以直接双击“Ok Device Manager”图标，也可通过进入“设置/控制面板”中找到“Ok DeviceManager”或“OK 系列图象设备管理器”，双击该图标会弹出对话框，然后双击“缓存分配”，再在“新设置”中输入需要预分配的序列图像帧缓存大小（以 K字节为单位），一般至少需要 2M 字节。最多一般不要超过系统总内存 32M 字节，如需要尽可能大，可以键入一接近系统现有内存的值，如：系统内存配置为 64M，可以键入 51200（50M），然后重启系统。在系统启动时，设备驱动程序会预分配尽可能达到
48、所要求大小的内存作为序列图像帧缓存。通过安装程序在完全缺省方式下安装以后，就在“Program Files”目录下生成一文件夹“OkDemo”，在该文件夹里有如下文件和目录：okdemo.exeOK 系列图像卡演示程序uinst.isu撤除安装文件UserAPI用户开发库文件目录Exemple示例源程序文件目录在用户开发库文件目录 UserAPI 有如下文件：okapi32.h库函数的 C 头文件okapi32.lib接口驱动 okapi32.dll 的 VC 用静态输入库dllentry.c接口驱动 okapi32.dll 的动态调用 C 源程序okapi32.basVB 用声明文件okus
49、er.doc用户使用说明（文本文件）在文件目录 Example 中有示例程序的源程序、头文件、资源文件及VC 编译环境文件，用户通过 VC 装入其工作环境后即可进行编译连接，所生成的执行程序即为我们提供的演示程序 okdemo.exe。所有的 OK 系列卡的驱动程序（均以 ok 打头）都安装在 WINDOWS 系列目录 SYSTEM 中，这些驱动程序包括 VXD 系统虚拟设备驱动 okadrv.vxd，OK 设备管理器 okaman.cpl 和 okdevman.exe，图像卡接口驱动 okapi32.dll 及图像卡设备驱动 okacap.dll，okm20.dll，okm80k.dll，o
50、kc20.dll，okc30.dll，okc50.dll，okc70.dll，okc80.dll 等，对 WIN95 早期版本，还有 32 位公用系统动态库 msvcrt,dll。如果用户利用 OK 系列卡开发出自己的应用系统，并希望把 OK 系列卡所需的驱动程序打包到自己的安装程序中，就要把所有上述驱动程序文件打包进去。（3）撤除图像卡的安装如要撤除某卡，须在退出系统之前，首先进入“设置/控制面板/系统/设备管理”，找到“Ok Image Device”或“OK 系列图像设备”，再找到要删除的某种型号的图像卡，按“删除”钮，即完成撤除该卡的系统登记。如已安装了多个卡，并要全部删除，则要按上述