基于NiosⅡ的傅里葉光譜儀信號采集處理系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、光譜儀是進(jìn)行光譜研究和物質(zhì)光譜分析的儀器。目前一些新的應(yīng)用，低分辨率的微型化光譜儀已成為世界各國的研究熱點(diǎn)，是光譜儀發(fā)展的重要趨勢。傅里葉變換光譜儀現(xiàn)在是一種廣泛應(yīng)用的儀器。光譜信號的采集與處理是傅里葉變換光譜儀的重要組成部分，是該儀器的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 NiosⅡ基本結(jié)構(gòu)是由硬件實(shí)現(xiàn)的，其指令是并行執(zhí)行的。具有處理速度快、性能強(qiáng)、系統(tǒng)的升級空間大等特點(diǎn)。本文基于NiosⅡ軟核處理器進(jìn)行傅里葉光譜儀信號采集處理系統(tǒng)的設(shè)計。<

2、br>　　 論文首先對傅里葉變換光譜儀的基本組成和原理進(jìn)行理論分析，根據(jù)分析，利用CCD和步進(jìn)電機(jī)改進(jìn)了邁克爾遜干涉光學(xué)系統(tǒng)。然后對線陣CCD圖像傳感器的應(yīng)用進(jìn)行分析，選擇了東芝公司的5000像元線陣CCD圖像傳感器TCD1501D進(jìn)行光譜信息采集。在確定了檢測器和驅(qū)動方法后，確定了本課題的設(shè)計方案，完成了硬件電路設(shè)計和基于NiosⅡ軟核處理器的應(yīng)用程序設(shè)計。外圍硬件電路設(shè)計包括步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路的設(shè)計、CCD驅(qū)動電路的設(shè)計、信號差分運(yùn)

3、放電路的設(shè)計、A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計、USB數(shù)據(jù)傳輸電路的設(shè)計以及系統(tǒng)的電源設(shè)計。最后根據(jù)系統(tǒng)硬件電路，結(jié)合信號走向，采用Altium Designer DXP為系統(tǒng)設(shè)計了PCB電路板。
　　 FPGA作為整個硬件電路核心，使用Verilog HDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的邏輯設(shè)計。NiosⅡ作為系統(tǒng)的處理器，控制整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。光譜信號經(jīng)CCD采集后變成電信號，經(jīng)過差分運(yùn)放后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的光譜數(shù)據(jù)由USB上傳到計算機(jī)