一种基于CCD技术的钢管长度测量系统设计
3.1.2 脉宽调制器的实现
脉宽调制器主要是实现脉冲信号的占空比,由TCDl206SUP驱动时序图中可以得CCD的复位脉冲RS的频率为1 MHz,占空比为l:3。实现1:3调制方法很多,可以采用VHDL有限状态机(FSM)进行设计,设定SO、S1、S2 3种不同的状态,有效脉冲到达时,状态机由SO依次转换到S2。在S2状态时,状态机输出为高电平“1”,其他状态输出低电平“O”,从而实现占空比1:3调制。在本系统的设计中,采用QuartusⅡ的图形输入设计方式。运用两输入信号相异或来实现。
3.1.3 脉冲信号发生器、反相器的实现
脉冲信号发生器由晶体振荡器构成,输出频率为4 MHz的时钟脉冲,作为FPGA的外部时钟,而反相器则可以用一非门电路就可以实现。
把上述各部分所产生的symbol用QuartusⅡ提供的Graphic Editor编辑连接起来。进行整体模块仿真,其结果如图4所示。从仿真结果看,达到设计要求。
3.2 信号调理电路
信号调理器是测试系统的重要部分,它在数据采集系统之前对传感器输出信号进行调理,从而提高了数据采集系统的性能和可靠性。常用的调理内容主要有放大、隔离、滤波、通道切换和直接传感器调理等。根据设计要求,本信号调理电路主要是将CCD传感器的信号进行放大,隔离和滤波,考虑到工业应用系统中采集的信号弱、干扰大,频率低等特点,放大电路采用由两片AD526构成的程控放大电路(PGA)和美国BB公司生产的IS0130隔离放大电路两部分组成,具有良好的暂态抗扰性和优良的抗离频噪声性能等优点,能有效地抑制共模干扰电压,FP-GA通过对SWO、SWl和SW2的控制,改变放大器的放大倍数,提高测量的灵敏度;A/D转换器则选用AD770l,AD7701是单片16位A/D转换电路,仅为0.001 5%的线性误差,采用LC2工艺技术制造,内置自校准电路,串行输出接口,可方便地与单片机配接。同时具有功耗低、精度高、抗干扰能力强等特点,适合于在要求精度较高的仪器仪表、秤重计量、参数检测、数据采集和其他测量设备;滤波电路则利用FPGA的可编程功能,生成FIR滤波器内核,实现对信号的滤波处理。信号调理原理图如图5所示。
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