第9章9.2节单元光电信号AD数据采集.ppt

第9章9.2节单元光电信号AD数据采集.ppt

《第9章9.2节单元光电信号AD数据采集.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章9.2节单元光电信号AD数据采集.ppt（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

9.3.2单元光元光电信号信号A/D数据采集数据采集图9-22所示为高速检测某光照度的数据采集系统原理方框图。

图图9-22单元光电信号的单元光电信号的A/D数据采集原理方框图数据采集原理方框图单元光电信号送入A/D转换器，在软件控制下，同步控制器发出指令完成A/D转换，并将数据存入内部SRAM的指定地址。

计算机软件通过地址总线发出各种操作命令。

同步控制器产生A/D启动时钟CLOCK，A/D启动并在转换完成后将8位数据存入SRAM存储器，同时,地址计数器加1。

待存够所需要数据后，软件通过地址总线控制同步控制器将SRAM中的数据读取到计算机内存。

单元光电信号的A/D数据采集系统软件流程图如图9-25所示。

初始化将程序所用内存地址空间及数据格式等内容确定，软件中用计算机允许的用户地址编写同步控制器的指令。

如用2F1H地址设置A/D数据采集系统处于初始状态，2F3H写系统所要采集的数据量，2F5H判断N个数据的转换工作是否已经完成？

若完成，程序将向下执行，用2F4H读取N个8位数。

读完后程序结束或返回。

用C语言程编写单元光电信号A/D数据采集系统的序如下：

#include#includemain（）intready=0;unsignedcharresult0;outportb（0x2F3,20）;/设定N=20inportb（0x2F1）；/启动AD，完成采集系统的复位while

（1）readyinportb（0x2F5）;ready=ready&0x01;if（ready1）break;/查询AD转换完否result=inportb（0x2F4）;/读数据printf（“nresult:

d”，result）;9.3.3序列光电信号的序列光电信号的A/D数据采集与计算机接口数据采集与计算机接口序列光电信号常分为线阵CCD输出信号、面阵CCD输出的视频信号及其它摄录像机发出的具有各种制式的复合同步视频信号。

同步方式不同，A/D数据采集和计算机接口方式等也不相同。

下面分别讨论线阵CCD的输出信号与面阵CCD的视频信号的A/D数据采集与计算机接口的问题。

1.线阵CCD输出信号A/D数据采集的基本组成以TCDl206UD线阵CCD的输出信号为例，讨论它的A/D数据采集系统的基本组成。

图9-24所示为典型的线阵CCD同步数据采集系统的原理方框图。

图图9-24线阵线阵CCD数据采集原理方框图数据采集原理方框图表表9-1HI1175JCB的各管脚的定义的各管脚的定义它由线阵CCD驱动器、同步控制器、A/D转换器、数据存贮器、地址发生器、地址译码器、接口电路与总线接口等硬件和计算机软件等构成。

线阵CCD驱动器除提供CCD工作所需要的驱动脉冲外，还要提供与转移脉冲SH同步的行同步控制脉冲FC、与CCD输出的像元亮度信号同步的脉冲SP和时钟脉冲CLK，并将其直接送到同步控制器，使数据采集系统的工作始终与线阵CCD的工作同步。

同步控制器接收软件通过地址总线与读写控制线等传送的命令，执行对地址发生器、存储器、A/D转换器、接口电路等的同步控制。

TCD1206UD线阵CCD的行同步脉冲FC、采样脉冲SP、时钟脉冲CLK与A/D转换器的各种操作控制脉冲的时序关系如图9-25所示。

2.线阵CCD的A/D数据采集系统分析9.4视频信号的视频信号的A/D数据采集数据采集视频信号的A/D数据采集方法有很多，在图像识别与图像测量等应用领域常将视频信号的A/D数据采集方法分为“板卡式”和“嵌入式”两类。

本节只讨论“板卡式”A/D数据采集系统。

9.4.1基于基于PC总线的图像采集卡总线的图像采集卡图9-32所示为典型的PC总线接口方式面阵CCD视频信号的A/D数据采集原理方框图。

它含有视频预处理电路、A/D转换器、行与场分离器、鉴相器、帧存储器、时序发生器等单元电路。

为详细学习图像卡，下面分头讨论。

1.视频信号的预处理电路视频信号的预处理电路如图9-33所示为典型的视频信号的预处理电路2.高速高速A/D转换电路转换电路图9-32所示为一款用于视频图像卡的典型高速A/D转换电路CA3318CE电路图。

模拟视频输入信号幅度应限制在0+5V，转换时间小于67ns。

3.帧存储器帧存储器用于PC总线接口的图像采集卡需要设置帧存储器，它由两片高速静态存储器SRAM62256-10构成。

SRAM62256是常用的器件，不必谈论。

4.输出查找表及输出查找表及D/A转换转换图9-33输出查找表由一片高速静态存储器SRAM构成。

目的是快速找到8位灰度的地址，以便显示图像。

原理如图9-33所示。

数摸转换器采用8位DAC0800D，由它组成的数模转换电路如图9-34所示。

图9-34由查找表的数据线输出提供某图像地址的灰度数据，经D/A转换器给出灰度模拟量送至监视器，显示出模拟图像。

实现快速显示数字图像的目的。

5.时序发生器及控制电路时序发生器及控制电路时序发生器用于产生图像采集与显示所需要的帧存地址信号，还产生行、场同步信号，以便与D/A转换器输出的视频信号合成为全电视信号。

系统选用CRT控制器MC6845作为时序发生器。

在时钟信号作用下，它能产生刷新存贮器地址信号、列选信号、视频定时信号及显示使能信号。

完成刷新地址和列选信号的适当组合为帧存储器提供地址及片选信号。

控制电路由CPLD现场可编程逻辑器件完成。

它集成度高，由用户定义引脚功能，灵活便利地完成图像数据采集的各种逻辑控制。

6.同步同步锁锁相电路相电路同步锁相电路如图9-35所示。

图像采集卡必须与面阵CCD摄像机的行、场同步信号保持同步才能完成图像信号不失真的数据采集。

完成图像卡与摄像机行场同步工作的部件为同步锁相电路。

图9-35由图像设备输出的全电视信号分离出的行、场同步脉冲与图像卡分帧电路产生的行、场脉冲保持同步。

9.4.2基于基于PCI总线的图像采集卡总线的图像采集卡基于PCI总线图像采集卡的原理方框图如图9-36所示。

由于PCI总线的高速度，使A/D数字视频数据只需经过快速缓存即可直接存入计算机内存，供给计算机作图像显示和处理；图9-36可将A/D输出的数字视频图像经PCI总线直接送给计算机显示卡，在计算机终端上实时显示活动的图像。

第第9章思考题与习题解题思路章思考题与习题解题思路9.1、9.2、9.3等三题都是围绕单元光电信号二值化处理技术的特点、特性而设置，解题时要注意单元信号与序列信号的差异。

9.4单元信号如是时间的函数就与序列信号具有相同的特点了。

9.5题恰好属于时间函数问题。

9.6该题需充分理解线阵CCD的工作原理，尤其是它的时间特性与同步数据采集的特点。

9.7此题有些难度，是读者能够在理解边沿送数二值化采集方法基础上进行创新设计，试试看，会获得更好方法的。

9.8、9.9题在理解FC和SP脉冲功能和A/D转换器所需要的“启动脉冲”与“数据锁存”脉冲后容易得到正确答案。

9.10首先将各像元幅值12位二进制数转换成电压值，然后考虑灵敏度，既可计算出曝光量。

9.11题的前提条件是光谱仪分谱特性是在一段光谱范围内光谱的分布是线性的（一般谱仪是能够做到200nm范围内具有线性分布）。

为此，可以找到每像元所标出的光谱，找到被测光谱波长；辐出度与辐能量计算可参考9.10题。

9.12正常，面阵CCD的背景辐射值为127。

9.13主要原因是处理速度满足不了CCD的输出信号速度要求，因此卡内必须设置存储器。

9.14题要经过图像采集实验体会怎样调整会更好。

9.15题属于设计题，试试，能够设计得更好。