光电成像三线性CCD的AD数据采集

本科学生实验报告学号xxxxxxxx姓名xxxxxxx学院物电学院专业、班级xxxxxx实验课程名称光电成像教师及职称xxxxx开课学期2014至2015学年下学期填报时间2015年4月15日云南师范大学教务处编印1、实验设计方案实验序号2实验室同析3栋216实验时间4月13日小组成员实验名称线性CCD的AD数据采集1．实验目的1、掌握线阵CCD的A/D数据采集的基本原理；2、进一步掌握线阵CCD积分时间与光照灵敏度的关系；3、进一步掌握线阵CCD驱动频率与光照灵敏度的关系；4、掌握CCD软件的开启方法，为后面的测量实验做准备。2．实验原理、实验流程或装置示意图线阵CCD的A/D数据采集的种类和方法很多，这里只介绍模块所采用的8位并行接口方式的数据采集基本工作原理。如图4-1所示为以8位A/D转换器件TLC5510A为核心器件构成的线阵CCD数据采集系统。以单片机完成地址译码器、接口控制、同步控制、存储器地址译码等逻辑功能。计算机软件通过向端口发送控制指令对单片机复位。单片机等待SH上升沿（对应于CCD第一个有效输出信号）触发AD开始工作，AD器件则通过RS信号完成对每个像元的同步采样，A/D转换输出的8位数字信号则存储在静态缓存器件（IDT72241）中，当一帧像元的数据转换完成后，单片机（U29）会生成一个标志转换结束的信号，同时停止A/D转换器和存储器的工作。单片机（U23）将此帧像元的数据进行处理，并通过USB接口芯片将采集信号送给计算机软件进行相关显示处理。当软件读取并处理完一行数据后，再次发送复位指令循环上述过程。A/DTLC5510缓存IDT72241单片机89S51（）U29单片机89S51（）U23USB传输CH372CCD输出信号计算机图4-1线阵CCD数据采集系统3．实验设备及材料1、光电技术创新综合实验平台1台2、双踪同步示波器（20MHz以上）1台3、线阵CCD模块1块4、连接导线若干5、光源特性测量模块1块6、CCD光路组件1套7、航空插座连接线1根8、USB数据连接线1根4．实验方法步骤及注意事项1、用航空插座连接线，将CCD光路组件连接到线阵CCD模块。（线阵CCD模块上面的短路块J9的2、3用短路帽连接）2、将CCD光路组件连接到光源特性测试模块，具体方法是：CCD组件红色迭插头连接到光源特性测试模块的J306台阶插座，黑色的迭插头连接光源特性测试模块的J307台阶插座，光源特性测试模块K301拨到“恒流”，k302拨到“电流源”。按下光源特性测试模块电源开关。3、打开计算机电源，完成系统启动后进入下面的操作。4、按下线阵CCD模块电源开关，用示波器测量Φ1、Φ2、RS、SH等各路驱动脉冲的波形是否正确。如果与实验一所示的波形相符，继续进行下面实验；否则，应请指导教师检查。5、检查UO波形是否与实验二、实验三一致。否则，应请指导教师检查。6、关闭线阵CCD模块电源开关，用USB数据线连接线阵CCD模块和电脑。7、打开线阵CCD模块电源开关，如果连接正常，电脑会提示发现新的硬件，按照提示加载USB驱动程序。8、安装成功后运行CCD应用软件，如果显示打开设备失败，应请指导教师检查。9、正确打开软件后，设置阈值设定数值为200，无效像元设置为500，按“开始绘图”看到有采集到得CCD输出的波形后即完成实验，表明AD转换成功。10、关闭软件，在计算机上停止USB设备，关闭线阵CCD模块电源，关闭电脑，还原线阵CCD模块的结构件。注：波形的好坏和以下几个因素有关系，请耐心调解（1）光源亮度大小，太亮可能造成ccd输出饱和。请通过旋转光源特性测试模块上的W302电位器旋钮来调节。（2）本模块使用的PSD传感器尺寸有限，如果物体滑动到PSD传感器边缘，由于光线散射，可能采集图形不准，物体必须放在孔的中间，且与孔的边缘垂直，待波形稳定。（3）如若没有图形或图形异常，请将软件关闭，重新打开。5．实验数据处理方法画图分析法6．参考文献[1]雷志勇，姜寿山，线阵CCD技术及其在靶场测试中的应用[J]，西安工业学院学报，2002,22（3）；220~224.[2]董文娟，王宏义，黄宗福等，基于CDD拖尾特性的空间目标单帧监测方法[J]。信号处理，200,4:30~34，25（5）：807~810.[3]刘同波.激光勘测速仪的设计及实现[J]，大连理工大学.2006.6.二．实验报告1．实验现象与结果Φ1的波形为Φ2的波形为RS的波形为SH的波形为当Φ1、Φ1、RS、RH的波形显示正常之后，将USB数据线连接线阵CCD模块和电脑，打开电脑软件后，设置阈值设定数值为200，无效像元设置为500，按“开始绘图”看到有采集到得CCD输出的波形，采集到的波形为：在示波器上的波形如图所示在ＣＣＤ上的波形如图所示2.对实验现象、实验结果的分析与结论（1）光源亮度大小，太亮可能造成ccd输出饱和。请通过旋转光源特性测试模块上的W302电位器旋钮来调节。（2）本模块使用的PSD传感器尺寸有限，如果物体滑动到PSD传感器边缘，由于光线散射，可能采集图形不准，物体必须放在孔的中间，且与孔的边缘垂直，待波形稳定。（3）如若没有图形或图形异常，请将软件关闭，重新打开。3.实验总结通过本次实验，我们基本掌握了线阵CCD的A/D数据采集的基本原理，在实验中由于CCD不能发光，我们是借助日光灯来完成的实验，不是调节积分时间和频率来完成的，这就导致了实验数据不是太最准确，现象不是太明显，采集到的图形不理想等情况。虽然实验条件不完备，单我们还是能看出一些现象，得出一些结论。指导教师评语及评分：签名：年月日