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基于微型光谱仪的单片机系统

作　者: 钟志鑫
导　师: 温志渝
学　校: 重庆大学
专　业: 光学工程
关键词: 微型光谱仪 单片机系统 信号采集 信号显示
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


作为一种典型微型光机电系统——微型光谱仪器,具有许多大型光谱仪器所不具备的优点,并有着广泛的应用范围。因此,微型光谱仪器的研制已成为微型光机电系统的一个重要研究热点。同时,为了实现微型光谱仪器的实用化,有必要研制与之相配套的信号采集和显示处理系统,提高整个系统的性价比。本论文的工作得到了国家自然科学基金重点项目(6947603)和国家863 项目(2004AA404023)的资助,在对重庆大学研制的微型光谱仪的工作原理进行深入理解的基础上,学习了单片机系统设计、数字电子技术和模拟电子技术后,进行了微型光谱仪配套的信号采集和显示功能的单片机系统的研究。本论文采用ADC 公司生产的、集成了8 通道12 位A/D 转化器的新型8 位单片机ADuC812 作为智能采集模块,对CCD 输出的电信号进行A/D 转化,并采用DMA 方式将转化的结果存储到外部存储器中。同时采用MCS-51 系列的单片机AT89C52 作为主控单片,对ADuC812 的采集进行控制、显示控制菜单、与ADuC812通讯、显示光谱信号。本文主要工作如下: ①本文在查阅了大量文献、资料和对微型光谱仪的工作原理进行理解的基础上,提出了微型光谱仪信号采集和显示处理系统设计方案。②深入研究了微型光谱仪输出电信号的特点,结合信号采集的相关理论,设计了光谱信号采集和显示的单片机系统。③编制了相应的程序,以实现对光谱信号的采集和显示。④研究了绘制数模混合电路印刷电路版(PCB)的抗干扰技术,绘制了上述单片机系统的印刷电路版(PCB)。⑤对整个单片机系统的软件和硬件进行调试,并调试出了按键扫描、菜单显示、菜单选择、数字输入、CCD 驱动电路等模块。

全文目录


中文摘要  4-5
英文摘要  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 信号采集和显示处理技术  8-9
  1.2 光谱仪信号采集和显示处理系统研究现状  9-10
  1.3 本课题研究意义和主要研究内容  10-11
  1.4 本章小结  11-12
2 系统分析和设计  12-18
  2.1 系统要求分析  12-13
    2.1.1 系统功能要求分析  12
    2.1.2 CCD 电信号分析  12-13
  2.2 方案比较选择  13-15
  2.3 系统总体设计  15
  2.4 系统模块设计  15-17
    2.4.1 显示菜单设计  15-16
    2.4.2 按键设计  16
    2.4.3 单片机通讯协议设计  16-17
  2.5 本章小结  17-18
3 使用模块和芯片简介  18-24
  3.1 显示模块  18
  3.2 ADuC812 单片机的简介  18-19
  3.3 AT89C52 单片机的简介  19-20
  3.4 8254 芯片的简介  20-23
  3.5 本章小结  23-24
4 硬件设计  24-32
  4.1 电路原理图的设计  24-29
    4.1.1 复位电路的设计  24
    4.1.2 放大电路的设计  24-25
    4.1.3 串口通讯电路的设计  25-26
    4.1.4 CCD 驱动电路的设计  26
    4.1.5 数据存储电路的设计  26-28
    4.1.6 按键扫描电路的设计  28
    4.1.7 单片机间通讯电路的设计  28-29
    4.1.8 显示电路的设计  29
  4.2 PCB 板的绘制  29-31
    4.2.1 双层板的电磁兼容  29-31
    4.2.2 系统PCB 板图  31
  4.3 本章小结  31-32
5 软件设计  32-47
  5.1 ADuC812 的软件设计  32-38
    5.1.1 主程序设计  32
    5.1.2 通讯程序设计  32-35
    5.1.3 信号采集程序设计  35-36
    5.1.4 命令处理程序设计  36-38
  5.2 AT89C52 的软件设计  38-46
    5.2.1 主程序设计  38
    5.2.2 通讯程序设计  38-41
    5.2.3 显示程序设计  41-43
    5.2.4 按键扫描程序设计  43-45
    5.2.5 按键处理程序设计  45-46
  5.3 本章小结  46-47
6 系统调试  47-64
  6.1 仿真工具和软件简介  47
    6.1.1 伟福仿真器简介  47
    6.1.2 Debug V2 简介  47
  6.2 具体的调试过程  47-63
    6.2.1 电路板的电气检查  48
    6.2.2 ADuC812 程序写入  48
    6.2.3 伟福仿真器的设置问题  48-49
    6.2.4 按键扫描的调试  49-53
    6.2.5 显示的调试  53-58
    6.2.6 CCD 驱动的调试  58-63
  6.3 本章小结  63-64
7 结论  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-69
附录  69-70
独创性声明  70
学位论文版权使用授权书  70

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器 > 物理光学仪器 > 光谱仪器
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