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线性CCD光谱仪系统的设计

更新时间：2020-02-13 09:09:14 大小：9M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：线性ccd光谱仪单片机 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

电荷耦合器件(CCD)自产生以来的40多年里，其应用价值与日俱增，已经深入到传统摄像、光谱分析仪以及航空航天探测等领域。CCD一个很重要的应用就是运用在光谱分析仪器中，光谱分析仪器属于光学仪器的一种，它可以测量光辐射的强度、频率以及光谱的变化规律。随着科学技术的进步，光谱仪技术也取得了很大的发展。现代光谱仪朝着小型化，自动化，智能化，高精度和快速检测的方向发展，低廉的价格使得它得到了越来越广泛的应用于社会生产、生物医学、质谱分析、教学实验、环境监测、地质勘探等领域。

近年来，国内外都对光谱仪的研制做了大量的工作，国内光谱仪与国外的相比还存在一定的差距;国内光谱仪通用性差、信噪比低、精度不高、体积庞大、成本高昂，尤其在精确测量领域，对同步延时的精度非常高，要求在ns级别。如果精度不够高，就会导致测量不准确，得不到有效数据。这一系列问题都制约了其在科学实验和精确测量领域中的应用，为了提高光谱仪的测量精度和实现微型设计，分别使用FPGA和STM32单片机作为控制器实现光谱仪设计。

由于FPGA并行处理的特点，可以实现很高的延时精度和数据处理速度，这种方案的特点是灵活性强、延时精度高、实时显示。但FPGA工作需要基本的配置电路和外围芯片，使得电路板的尺寸不能做到微型化，成本相对较高。

STM32单片机内部集成了ADC、USB、定时器等功能，能够实现采集传输的要求，满足了微型化的设计目的。这种方案具有成本低、使用灵活、结构简单、体积小但由于单片机的串行处理和时钟的限制，同步延时控制精度不能做的太高。

驱动电路是CCD光谱仪设计中的关键点，驱动电路信号处理的流程如下，从CCD得到的电信号经过前端处理到达主控板，在主控板上进行ADC转换，把模拟信号转换成数字信号，数字信号可以通过通用接口传到上位机，考虑到如今USB接口的通用性，本文主要采用USB2.0接口作为数据上传接口。在Windows7系统Visual Studio2010环境下利用C语言和C++混合编程，再结合Teechart和MFC，开发了上位机控制界面，对下位机数据进行接收和处理。经过测试，线性CCD光谱仪系统的设计达到了预期的目标，部分参数领先同类产品。

本论文主要工作如下:

1.设...