基于虚拟仪器和蓝牙技术的线阵CCD图像采集系统

摘要

近代电子技术快速发展，特别是图像传感器的研究和发展，使得图像采集系统在自动化、高精度、功能易扩展方向有更高的要求。在非接触式和实时在线测量系统领域，CCD图像传感器的研究和应用越来越广泛，传统的CCD图像采集系统中，不能够满足高精度、非接触测量，而且采集数据信号到硬件平台时，需要比较繁琐的连线，不易携带，传统仪器对于采集到的信号处理起来比较困难，界面可操作性较差，功能不易扩展。
　　针对现有系统存在的问题，本文提出设计一款基于虚拟仪器和蓝牙技术的线阵CCD图像采集系统。该系统采用了蓝牙作为无线数据传输的设备，利用虚拟仪器技术对数据分析和处理，虚拟仪器的软件平台是LabVIEW。该设计平台能够实现无线数据采集、数据存储处理等功能，同时具有测量速度快、连线简单、体积小、功耗低、成本小、通用性强等特点。
　　本课题主要进行了两方面的工作。第一部分是系统硬件设计。首先是根据需求提出总体设计方案。然后设计硬件系统中的各个模块，本系统选用 TCD1209D为CCD图像传感器；采用AD9945为系统的模数转换和信号处理模块,并利用微处理器ARM内部SRAM存储处理结果；为提高便携性，使系统能够在电池供电情况下继续工作，电源设计选用HB6298为系统的充电模块，选用XL6008为电压转换模块；采用HC05蓝牙模块为系统的无线传输部分，通过发送和接收相关指令在主从设备之间建立通信链接。在研究各个硬件模块的工作原理之后，利用 Altium Designer绘制电路原理图和PCB板，设计电路板时分析了本系统需要解决的的电磁兼容和信号完整性。
　　第二部分是系统软件平台设计，首先是硬件模块的驱动软件设计，利用单片机C语言开发系统KeilμVision4软件，该软件支持ARM芯片。针对蓝牙模块进行初始化和HCI层流控设置。利用LabVIEW图形编程语言进行CCD图像信号的相关处理。
　　完成设计工作之后，最后要对系统进行整体调试和分析，保证各个模块均能够正常工作。

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1 绪 论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究发展现状

1.3本文结构组织

2 总体设计方案及系统的相关原理

2.1系统的需求分析

2.2 本课题开发思路

2.3 系统的总体设计方案

2.4图像传感器CCD的工作原理

2.5 本章小结

3 系统的各硬件模块实现

3.1光源的选择

3.2 CCD的选型及驱动测试

3.3微处理器的选择

3.4模数转换和处理模块

3.5蓝牙模块

3.6系统电源设计

3.7本章小结

4 系统电路板的硬件设计分析

4.1 硬件设计分析需求

4.2 硬件电路的布局

4.3 硬件电路的接地

4.4 数字与模拟电路的设计及屏蔽

4.5 滤波与抑制

4.6 PCB布局中的电磁干扰问题

4.7本章小结

5 系统的软件平台

5.1 虚拟仪器的基本构成

5.2 LabVIEW图形化编程语言

5.3蓝牙模块HC05软件实现

5.4 系统实验平台

5.5 软件测试结果与分析

5.6本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录：