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大幅面扫描仪光电数据采集系统的研究设计
作 者: 王平
导 师: 叶玉堂
学 校: 电子科技大学
专 业: 光学工程
关键词: 大幅面扫描仪 光电数据采集系统 色彩错位
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
扫描仪是计算机最重要的外设之一,在人们的日常生活中发挥着重要的作用。随着技术的进步,大幅面扫描仪作为扫描仪一个重要的分支,在越来越多领域里开始扮演着不可或缺的角色。光电数据采集系统作为大幅面扫描仪重要的组成部分,关系着整机的扫描速度、图像质量等关键性品质。随着大幅面扫描仪运用领域的扩展,对光电数据采集系统的研究也显得尤为重要。本文在通过了解大幅面扫描仪发展历史、研究现状以及发展趋势的基础上,深入理解CCD工作原理,提出了大幅面扫描仪光电数据采集系统总体设计方案,包括硬件电路设计、软件设计、PCB设计以及数据处理模块设计等。硬件电路设计包括CCD、A/D转换器驱动电路设计,CCD模拟输出放大电路设计,数据存储电路设计,数据发送电路设计,控制系统电路设计以及系统电源设计等。软件设计包括CCD、A/D转换器驱动时序设计,A/D转换器寄存器配置时序设计等。PCB设计包括数据采集板、采集系统控制板以及系统电源板原理图及PCB的设计。数据处理模块设计包括对数据输出前端的模数转换设计、数据采样设计,数据传输设计,彩色图像色彩错位处理方法设计等。本文的创新点在于通过硬件上对多线阵彩色CCD输出三个通道的数据错位存储来解决彩色CCD图像色彩错位的问题。该方法应用于CCD大幅面扫描仪上,节约了宝贵的数据处理时间,图像效果良好。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 第一章 绪论 10-19 1.1 课题研究背景 10-12 1.2 大幅面扫描仪发展历史、研究现状及发展趋势 12-16 1.2.1 大幅面扫描仪发展历史 12-13 1.2.2 大幅面扫描仪研究现状 13-15 1.2.3 大幅面扫描仪发展趋势 15-16 1.3 本文主要工作 16-17 1.4 本论文的结构安排 17-19 第二章 CCD传感技术 19-24 2.1 CCD 的工作原理 19-20 2.2 CCD 的分类 20-21 2.3 CCD 的主要参数 21-22 2.4 CCD 和 CIS 的比较 22-23 2.5 本章小结 23-24 第三章 大幅面扫描仪光电数据采集系统总体设计方案 24-28 3.1 系统结构分析 24-25 3.2 大幅面扫描仪光电数据采集系统总体设计方案 25 3.3 本系统设计的重难点 25-27 3.4 本章小结 27-28 第四章 大幅面扫描仪光电数据采集系统硬件设计 28-48 4.1 CCD 及驱动电路设计 28-32 4.1.1 三线阵彩色 CCD 简介 28-30 4.1.2 驱动电路设计 30-32 4.2 A/D 转换器及驱动电路设计 32-34 4.2.1 A/D 转换器介绍 32-33 4.2.2 A/D 转换器驱动电路设计 33-34 4.3 FPGA 控制电路设计 34-38 4.3.1 FPGA 技术介绍 35 4.3.2 EP1C12QXXXXX 介绍 35-36 4.3.3 FPGA 控制电路设计 36-38 4.4 数据缓存模块设计 38-40 4.4.1 SRAM 介绍 38-39 4.4.2 SRAM 数据缓存模块设计 39-40 4.5 数据传输接口设计 40-43 4.5.1 大幅面扫描仪上常用通信接口介绍 40-42 4.5.2 数据传输接口设计 42-43 4.6 电源模块设计 43-44 4.7 系统 PCB 设计 44-47 4.7.1 Altium Designer 软件简介 44 4.7.2 系统 PCB 设计 44-47 4.8 本章小结 47-48 第五章 大幅面扫描仪光电数据采集系统软件设计 48-58 5.1 Verilog HDL 简介 48 5.2 CCD 驱动时序设计 48-51 5.2.1 CCD 驱动时序分析 48-49 5.2.2 CCD 驱动时序实现 49-51 5.2.3 CCD 驱动时序仿真及实验结果 51 5.3 AD 驱动时序设计 51-54 5.3.1 AD 驱动时序分析 52 5.3.2 AD 驱动时序实现 52-53 5.3.3 AD 驱动时序仿真及实验结果 53-54 5.4 AD 寄存器配置时序设计 54-57 5.4.1 AD 寄存器配置分析 54-55 5.4.2 AD 寄存器配置时序实现 55-56 5.4.3 AD 寄存器配置时序仿真及实验结果 56-57 5.5 本章小结 57-58 第六章 大幅面扫描仪数据采集系统数据处理 58-71 6.1 前端数据的处理 58-59 6.2 数据的传输 59 6.3 图像色彩错位现象及修正方法 59-70 6.3.1 CCD 图像色彩错位现象 59-60 6.3.2 CCD 图像色彩错位原因分析 60-62 6.3.3 CCD 图像色彩错位常用的修正方法 62-63 6.3.4 数据错位存储法 63-70 6.3.4.1 数据错位存储法原理 63-66 6.3.4.2 方法执行过程 66-67 6.3.4.3 方法试验结果 67-68 6.3.4.4 大幅面扫描仪上应用的实际效果 68-70 6.4 本章小结 70-71 第七章 总结与展望 71-73 7.1 总结 71 7.2 展望 71-73 致谢 73-74 参考文献 74-79 附录 79-85 攻读硕士期间的研究成果 85-86
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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