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线阵CCD的A／D数据采集
（1)掌握线阵CCD的A／D数据采集的基本原理。
（2)进一步掌握线阵CCD积分时间
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线阵CCD的A/D数据采集&&实验目的&&(1)掌握线阵CCD的A/D数据采集的基本原理。&&(2)进一步掌握线阵CCD积分时间与光照灵敏度的关系。&&(3)掌握本实验仪配套软件的基本操作，熟悉各项设置和调整功能。&&(4)学会基本数据采集软件的编写和应用(选做)。&&实验准备内容&&(1)学习C语言进行计算机端口操作和绘图的基本功能(参考相关教科书)。&&(2)进一步学习和掌握线阵CCD的A/D数据采集基本原理。&&(3)熟悉A/D数据采集的基本操作软件。&&实验内容&&(1)进行以8位A/D转换器件TLC5510A为核心器件构成的线阵CCD数据采集系统实验。&&(2)进行线阵CCD的A/D数据采集系统基本软件操作(软件工作参数的设置、CCD工作参数的设置等)的实验，熟悉软件操作的基本功能。&&(3)进行线阵CCD的A/D数据采集过程中对数据文件的存储、打开、读出等操作，为今后应用所采集数据，完成功能更为丰富的应用研究。&&实验所需仪器设备&&(1)YHLCCD-IV型彩色线阵CCD多功能实验仪一台；&&(2)装有VC++软件及相关实验软件的PC计算机一台；&&(3)带宽50MHz以上的双踪迹同步示波器一台。&&实验基本原理&&1．基于PC总线的线阵CCD数据采集原理&&基于PC总线的线阵CCD数据采集原理是基于PC总线的A/D数据采集卡，典型的有AD8-H型高速线阵CCD数据采集卡，它是基于PC总线接口和计算机连接。这种A/D数据采集卡，采用8位高速A/D转换器件CA3318CE，来完成线阵CCD的图像数据采集工作。这种A/D转换器件的转换速度很快，其转换时间不大于67ns，最高工作频率可达到15MHz。利用AD8-H型高速A/D转换器件和卡上设置的大容量内存的技术，可以实现线阵CCD的图像数据采集。&&AD8-H型高速线阵CCD数据采集卡的基本工作原理如下图所示。它的基本性能参数为：分辨率为8位；适应范围为512～7500像元的各种线阵CCD的数据采集；工作频率为500kHz～2MHz；卡上内存容量为2Mb，可存储上千行的图像数据。&&&2．基于PCI总线的线阵CCD数据采集原理&&基于PCI总线的A/D数据采集卡，一般采用PCI总线接口芯片来设计。目前，有很多厂家均生产不同功能的PCI总线接口芯片，这类芯片在固化了PCI规范的基础上，提供用户接口和一定的灵活性，从而能大大缩短研发周期。&&一种常用的PCI总线接口芯片，有美国PLX公司生产的PCI9052器件。它完全兼容PCI 2.1规范，并提供高速局部总线接口和PCI总线接口，支持中断操作和直接目标传输，最高可以提供132Mb/s的传输速率。&&PCI总线A/D数据采集卡的核心部件为PCI9052器件(PCI总线控制器)，它的结构原理图，如下图所示。该器件由程序控制器EEFROM与局部时钟控制，以进行软硬件信息交流，完成计算机软件对A/D数据采集卡的控制与操作。线阵CCD在驱动器的驱动下，每次输出一维图像信号与行同步信号。同步信号发送到读写、使能与读写有效发生器电路，使其分别控制A/D转换器进行A/D转换，转换的数据经缓冲器送存储器暂存。&&&采用AD公司高性能AD1672器件作为A/D转换器件，其最高采样频率可达3MHz，接口板上采用一片大容量CPLD器件作为局部总线和时序产生电路，板上还装有一组SRAM存储器，可以完成线阵CCD的实时A/D数据的采集。&&线阵CCD的多次曝光形成一幅二维图像信号，并暂存于存储器。最后，PCI总线控制器PC19052器件，在程序控制器EEPROM、局部时钟控制发生器与PCI总线的地址线、数据线与控制线的支持下，将所采集的图像数据传输到计算机的内存。&&3．基于USB总线的数据采集原理&&目前，高速数据采集系统主要采用PCI总线和USB总线。尽管PCI总线数据传输具有许多优点，但它在使用过程中安装麻烦、易受机箱内环境的干扰，受到计算机系统资源、插槽数量限制，不易扩展。因此，利用USB总线设计高速数据采集系统，可提高系统的普遍适用性。&&基于USB总线的数据采集接口，作为设备通过USB接口芯片与主机USB接口相连；然后，利用设备的主控芯片内部的固件程序与主机通信，完成设备的枚举，即USB数据采集接口与电脑的互连；最后，以主机作为数据传输的发起端，通过USB数据采集接口，完成数据采集与传输。&&USB接口控制芯片主要分为两大类：一种是MCU，集成在芯片里面，如Cypress的EZ-USB；另一种就是纯粹的USB接口，仅仅处理USB通信，如Phlips的PDIUSBD12和ISP1581，Nitional Serniconductor的USBN9604等。集成MCU的USB控制芯片的优点是，CPU与控制器在同一片芯片里，CPU只需要访问一系列寄存器和存储器，便可实现USB接口的数据传输。并且，它可最大限度地发挥USB高速的特点，而且大大简化程序的设计，极大地降低了USB外设的开发难度。由Cypress公司出品的EZ-USB FX2是世界上第一款USB2.0芯片，其内部构成如下图所示。&&&EZ-USB FX2芯片，是一款高度集成的USB芯片。该芯片集成了一个增强型的8051作为微处理器，具有实现高层USB协议和用做通用系统两方面的功能。并且，芯片内部集成了串口引擎SIE，执行大部分的USB协议，从而简化了8051代码的编写工作。&&此外，EZ-USB FX2芯片还是一款“软件”为主架构的芯片，它的固件代码和数据可以通过USB接口从主机下载。因此，基于EZ-USB FX2的USB外设，可以不用ROM，EEPROM或FIASH，这样可以缩短开发时间，也可以方便地更新固件程序。基于这种软特性，设备在与主机连接时，需要进行两次枚举：当无固件设备连接到主机时，主机为设备分配一个地址，并读取设备描述符，将它视为一个“默认USB设备”，接着加载相应的驱动程序——固件下载驱动程序，将固件程序下载到FX2内部的RAM中，至此完成第一次枚举；然后，通过电气方式使设备和主机完成物理上的断开/连接，并根据下载的固件程序所描述的设备特征，对USB进行第二次枚举——重枚举。&&基于EZ-USB FX2的数据采集接口系统，如下图所示。本系统由主机发出数据传输请求，数据接口控制器FPGA通过USB芯片给出的状态，判断是否可以进行数据传输；然后使能A/D进行数据转换，并将数据送到USB芯片的FIFO接口，同时给FIFO一个写信号WE，至此数据进入USB芯片，并通过串口引擎转换为USB协议所要求的差分码；数据进入计算机，利用图像采集应用程序解析数据后，即可显示CCD所采集的图像。&&&4．实验仪用USB2.0接口方式的数据采集原理&&下面再介绍实验仪所具体采用的USB2.0接口方式的，线阵CCD的A/D数据采集的基本工作原理。&&以8位A/D转换器件TLC5510A为核心器件构成的线阵CCD数据采集USB2.0接口方式的数据采集系统，如下图所示。它以CPLD为基本逻辑单元完成地址译码器、接口控制、同步控制、逻辑控制和数据采集等逻辑功能。计算机软件通过向端口发送控制指令完成对CPLD的复位与过程操作。CPLD的所有操作均以行周期脉冲FC进行同步控制，以采样脉冲SP为相元同步脉冲完成对每个像元的同步采集，A/D转换器输出的8位数字先存储在一个32K的静态缓存器件中(SRUM62256)，待一行像元的数据转换完成后，CPLD会生成一个标志转换结束的信号，同时停止A/D转换器的转换工作。计算机软件在查询到结束标志信号后，读取SRAM存储器的数据，并将读出的数据绘出波形曲线显示于计算机显示屏，当然也将数据以动态库的方式提供给用户，使用户通过自编程序扩展功能。当软件读取并处理完成一行数据后，再次发送复位指令进行上述采集过程的循环。&
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1在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运算放大器作放大电路的原因是其上限截止频率太低，难以产生高频振荡信号。
)2当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。
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确认密码：高精度A/D转换微机数据采集接口--《自动化与仪表》1992年01期
高精度A/D转换微机数据采集接口
【摘要】：正 数据采集已经发展到微机自动控制采集阶段,高精度 A/D 转换微机数据采集接口电路是监测压力、应变和温度的数据采集系统的一个重要部分。目前,该接口电路已在 APPLE-Ⅱ和中华学习机上应用,如稍作修改可以用于 IBMPC、TP801和单片机等。1 概述在智能仪器及微机自动数据采集系统中,输入模拟信号要通过模数转换器转换为数字信号,再进行各种计算处理后送给数字显示或输出控制信号,微机数据采集系统的测量分辨率和精度,主要取决于 A/D 转换器的分辨率和精度.通常微机数据采集系统使用高速 A/D 转换器,但12位以上的逐次逼近式 A/D 转换器芯片价格较高,这就使采集系统成本提高。设计的
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400-819-9993由D触发器组成的4位移位寄存器_4位双向移位寄存器74LS194逻辑电路和图形符号
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摘要: 移位寄存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动。移位寄存器也是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件。 图1所示电路是由边沿D触发器组成的4位移位寄存器。 由图1可知，由第一个 ...
移位寄存器不但可以寄存数码，而且在移位脉冲作用下，寄存器中的数码可根据需要向左或向右移动。移位寄存器也是数字系统和计算机中应用很广泛的基本逻辑部件。
图1所示电路是由边沿D触发器组成的4位移位寄存器。
由图1可知，由第一个D触发器FF0的输入端接收输入信号，其余的每个触发器的输入端均与前一个触发器的输出端相连。各触发器的时钟脉冲控制端与同一个时钟脉冲CP信号相连，因此各触发器的触发时刻相同，都是CP脉冲的上升沿。
下面以4位二进制代码1101为例，说明图1所示移位寄存器的寄存过程。
二进制代码1101以串行的方式从串行输入端DI依次输入。设各触发器的初始状态为零，即Q3Q2Q1Q0=0000。
图1 由D触发器组成的4位移位寄存器
首先，将第一个二进制码“1”输入串行输入端DI。当移位脉冲CP的第一个上升沿到达时，个触发器将各自的输入端状态传输到输出端。由于从CP脉冲的上升沿到达开始到各触发器次态的建立需要一段传输延时时间，因此当CP脉冲的上升沿同时作用于各触发器时，各触发器输入端的状态还没有改变。于是FF3按Q2原来的状态触发，FF2按Q1原来的状态触发，FF1按Q0原来的状态触发，FF0按串行输入端D1的状态触发。因此，当CP的第一个上升沿到达后，各触发器的状态变为Q3Q2Q1Q0=0001。
同理，将第二个二进制数码“1”送入串行输入端D1，当CP的第二个上升沿到达时，各触发器的状态变为Q3Q2Q1Q0=0011。以此类推，当第4个移位脉冲过后，将这4个二进制代码储存到了4个触发器的输入端Q3Q2Q1Q0=1101。
移位数据寄存情况如表1所示。也可以用波形图的形式表示移位寄存器的数据寄存情况，如图2所示。
表1 移位寄存器的移位寄存过程
串行输入DI
图2 图1电路的波形图
从图6-5-3所示的波形图可以看出，经过4个CP脉冲后，串行输入的4位二进制代码全部已入了移位寄存器中，同时可以从4个触发器的输出端同时输出这4为二进制代码。如果继续加入4个CP脉冲，则可以从串行输入-并行输出和串行输出入-串行输出。由于在移位脉冲的作用下，二进制代码在移位寄存器中依次右移，所以又称为右移移位寄存器。当移位寄存器的电路实现的是在移位脉冲的作用下，二进制代码在移位寄存器中依次左移，这种寄存器称为左移移位寄存器。
为了便于扩展移位寄存器的功能和增加使用的灵活性，在定型生产的移位寄存器上有的又附加了左移、右移控制，并行数据输入、保持、异步置零（复位）等功能。图3所示为4位双向移位寄存器74LS194的逻辑电路和图形符号。
图3(a) 逻辑图
图3(b) 图形符号
由图3所示，双向移位寄存器74LS194由4个RS触发器和输入控制电路组成。DIR为数据右移串行输入端，DIL为数据左移串行输入端，D0～D3为数据并行输入端，Q0～Q3为数据并行输出端，同时Q3还可以作为数据串行输出端,CP为移位脉冲控制端为清零端，移位寄存器正常工作时该端置“1”，S0、S1为双向移位寄存器的工作状态控制端。
74LS194既可以实现串行输入，也可以并行输入；既可以实现串行输出，也可以并行输出，在串行寄存方式中，既可以实现右移寄存，也可以实现左移寄存，还可以保持数据不变。74LS194双向移位寄存器的这些工作状态都是由控制端S0、S1实现的，如表1所示。表1称为74S194的逻辑功能表。
表1 74LS194的逻辑功能表
当S1=S0=0时，移位寄存器处于数据保持状态。此时不论输入端和移位脉冲输入端有何变化，移位寄存器各输出端的状态保持不变。
当S1=0,S0=1时，移位寄存器保持右移寄存状态。随着位移脉冲的到来，右移串行输入端DIR的数据依次寄存到寄存器中，并且移位寄存器中的数据依次右移。
当S1=1,S0=0时，移位寄存器处于左移寄存状态。随着移位脉冲的到来，左移串行输入端DIL的数据依次寄存到寄存器中，并且移位寄存器中的数据依次左移。
当S1=1,S0=1时，位移寄存器处于并行输入寄存状态。此时串行输入端的数据不起任何作用。当移位脉冲CP来一个脉冲时，寄存器将并行输入端D0～D3的数据并行输入到并行输出端Q0～Q3。
例1 用两片4位双向移位寄存器74LS194接成一个8位双向移位寄存器。
解 所要涉及的8位双向移位寄存器需要完成8位二制数据的寄存，因此需要由两片4位双向移位寄存器74LS194组成。同时，8位双向移位寄存器应具备4位双向移位寄存器所有的逻辑功能，即能实现并行输入、左移寄存、右移寄存、数据保持和异步清零等功能。
如图4所示，通过分析，将两片4位双向移位寄存器的输入和输出同时作为8位双向移位寄存器的输入和输出。将74LS194(I)的右移串行输入端作为8位双向移位寄存器的右移串行输入端，同时将74LS194(I)的串行输出端与右侧74LS194(II)的右移串行输入端相连。同样，将74LS194(II)的左移输入端作为8位双向移位寄存器的左移串行输出端，同时将74LS194(II)的串行输出端与74LS194(I)的左移串行输入端相连。将两片4位双向移位寄存器的移位脉冲输入端、清零端和工作状态输入端分别相连。这样，就实现了用两片4位双向移位寄存器74LS1接成一个8位双向移位寄存器。
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K32767是由15位最大二进制转换过来的.在16位的数据寄存器D中，最高1位为正负符号,所以余下的15个1的二进制的数转换成十进制就是32767；
采纳率：88%
是的，不够吗？
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