OEMS光電測(cè)量及技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng).doc

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1、OEMS光電測(cè)量及技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)重慶大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心OEMS光電測(cè)量及技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)“OEMS光電測(cè)量及技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”分為硬件和軟件兩大部分。硬件負(fù)責(zé)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳給計(jì)算機(jī)，軟件負(fù)責(zé)對(duì)硬件傳來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理分析，并以圖形的方式顯示出來(lái)。所以它的使用也就分為硬件和軟件兩部分。下面就分別介紹它們的使用方法：一、硬件的使用1.1系統(tǒng)介紹本系統(tǒng)流程圖如圖1-1所示，需要測(cè)量的光信號(hào)經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)投射到CCD器件，CCD器件在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號(hào)，模擬視頻信號(hào)通過(guò)前置放大等處

2、理后送到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換在驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制下將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并按幀傳送到存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)，當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序向單片機(jī)1發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)的命令，單片機(jī)1就從存儲(chǔ)器中讀取一幀數(shù)據(jù)(2048個(gè)象元點(diǎn)的數(shù)據(jù))并將其通過(guò)串口通訊接口傳送給計(jì)算機(jī)。同時(shí)，在程序控制下，單片機(jī)2從驅(qū)動(dòng)器讀取驅(qū)動(dòng)頻率和積分時(shí)間，從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)一定處理后在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。在單片機(jī)1與計(jì)算機(jī)的串口通信中,由于計(jì)算機(jī)配置的是基于RS232標(biāo)準(zhǔn)的接口,而單片機(jī)的輸入輸出電平都采用的是TTL,兩者在電氣特性上是不一致的,因而需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換

3、。本系統(tǒng)采用單電源的標(biāo)準(zhǔn)RS-232的MAX232芯片。此電路采用的CCD型號(hào)是TCD1206SUP，為典型的二相線陣CCD。它由2236個(gè)pn結(jié)光電二極管構(gòu)成光敏元陣列。A/D轉(zhuǎn)換采用的器件是AD78系列，它將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為八位二進(jìn)制數(shù)分別輸出，也就是輸出的數(shù)據(jù)在0——255之間。從信號(hào)預(yù)處理出來(lái)的電壓信號(hào)最大為2伏。存儲(chǔ)器采用的型號(hào)為IDT7134，它共有12根地址線，容量為，因?yàn)槊總€(gè)象元點(diǎn)用8位二進(jìn)制表示，故此存儲(chǔ)器一次可以存儲(chǔ)2048個(gè)象元點(diǎn)的信息。圖1-2驅(qū)動(dòng)器為各部分分別提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以此來(lái)控制各

4、部分信號(hào)處理順序以及處理時(shí)間差，主要由可編程邏輯器件(CPLD)來(lái)完成。CPLD可以為CCD、AD及存儲(chǔ)器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，時(shí)序關(guān)系如圖1-2所示：其中CLK是CPLD的輸入信號(hào)，SH﹑F1﹑F2﹑FR四個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)是提供給CCD器件的；AD_CS﹑AD_RD﹑AD2_11三個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)是提供給A/D轉(zhuǎn)換器的，均為低電平有效；M_RWL為存儲(chǔ)器的控制信號(hào)，為低電平有效，如上圖示，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成時(shí)，M_RWL有一個(gè)低電平信號(hào)，此時(shí)存儲(chǔ)器將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果讀出并存儲(chǔ)。電源通信積分時(shí)間驅(qū)動(dòng)頻率(1)(2)(5)(4)(3

5、)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)(13)輸入選擇閾值調(diào)節(jié)信號(hào)增益數(shù)碼顯示電源開(kāi)關(guān)光源M_OERM_RERM_CERM_CELM_RWLM_OERAD_INTFRF1AD_CSLAD_RDF2VOSVOSHDOSGNDGND+5VRXDTXDRXTX1.2儀器面板介紹及操作方法1.2.1儀器面板介紹1.電路板2.“信號(hào)增益”調(diào)節(jié)旋紐3.“輸入選擇”調(diào)節(jié)旋紐4.“閾值調(diào)節(jié)”旋紐5.“數(shù)碼顯示”選擇開(kāi)關(guān)6.電源開(kāi)關(guān)7.光源開(kāi)關(guān)8.通信指示燈9.電源指示燈1.“驅(qū)動(dòng)頻率”選擇按紐2.“積分時(shí)間”選擇按紐3

6、.LED數(shù)碼顯示4.測(cè)量用接線柱1.2.2操作說(shuō)明1．電路板：采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)，完成了信號(hào)的處理，主要芯片對(duì)用戶可見(jiàn)，對(duì)主要流程還作了說(shuō)明，使用者可以根據(jù)此電路板及流程說(shuō)明對(duì)本系統(tǒng)的基本原理有大概的了解。2．“信號(hào)增益”調(diào)節(jié)旋紐：調(diào)節(jié)信號(hào)放大倍數(shù)的旋紐，共分七檔，放大倍數(shù)在實(shí)驗(yàn)箱上已標(biāo)示清楚。實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)輸出信號(hào)大小調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。3．“輸入選擇”調(diào)節(jié)旋紐：(1)“斷路”檔：CCD信號(hào)與電路斷開(kāi)，即沒(méi)有外部信號(hào)輸入，得到的是無(wú)用信號(hào)；(2)“CCD信號(hào)”檔：AD的輸入信號(hào)為CCD的輸出視頻信號(hào)VO；(3)“二值化信號(hào)”

7、檔：AD的輸入信號(hào)為CCD的輸出視頻信號(hào)VO經(jīng)硬件二值化以后的信號(hào)。(4)“閾值電壓”檔：AD的輸入信號(hào)為閾值電壓。(5)“振動(dòng)測(cè)量”檔：只有“OEMS-IV”具備此功能，可以在OEMS應(yīng)用軟件上顯示物體的振動(dòng)曲線，測(cè)量振動(dòng)頻率、周期、振幅。4．“閾值調(diào)節(jié)”旋紐：調(diào)節(jié)閾值電壓大小，此時(shí)“輸入選擇”檔和“數(shù)碼顯示”檔都應(yīng)選擇“閾值電壓”，則調(diào)節(jié)閾值時(shí)可以在數(shù)碼管上顯示閾值的變化。5.“數(shù)碼顯示”選擇開(kāi)關(guān)：(1)“積分時(shí)間工作頻率”檔：顯示積分時(shí)間和工作頻率的大小(檔)；(2)“二值化計(jì)數(shù)”檔：用于二值化實(shí)驗(yàn)中，顯示采

8、集的“0”的個(gè)數(shù)；(3)“閾值電壓”檔：在“輸入選擇”旋紐的介紹中已經(jīng)討論了“閾值電壓”顯示選項(xiàng)，在此不再贅述。6．電源開(kāi)關(guān)：實(shí)驗(yàn)前要將電源線(插口位于實(shí)驗(yàn)箱后面)連接到220V交流電，按下此開(kāi)關(guān)，則電源指示燈應(yīng)點(diǎn)亮。7．光源開(kāi)關(guān)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇光源的開(kāi)關(guān)。8．通信指示燈：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)RS232接口與PC機(jī)通信時(shí)，該指示燈亮。9.電源指示燈：實(shí)驗(yàn)箱接通電源后