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。