一種基于CCD技術(shù)的鋼管長(cháng)度測量系統設計

　　3．1．2 脈寬調制器的實(shí)現

　　脈寬調制器主要是實(shí)現脈沖信號的占空比，由TCDl206SUP驅動(dòng)時(shí)序圖中可以得CCD的復位脈沖RS的頻率為1 MHz，占空比為l：3。實(shí)現1：3調制方法很多，可以采用VHDL有限狀態(tài)機(FSM)進(jìn)行設計，設定SO、S1、S2 3種不同的狀態(tài)，有效脈沖到達時(shí)，狀態(tài)機由SO依次轉換到S2。在S2狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)機輸出為高電平“1”，其他狀態(tài)輸出低電平“O”，從而實(shí)現占空比1：3調制。在本系統的設計中，采用QuartusⅡ的圖形輸入設計方式。運用兩輸入信號相異或來(lái)實(shí)現。

　　3．1．3 脈沖信號發(fā)生器、反相器的實(shí)現

　　脈沖信號發(fā)生器由晶體振蕩器構成，輸出頻率為4 MHz的時(shí)鐘脈沖，作為FPGA的外部時(shí)鐘，而反相器則可以用一非門(mén)電路就可以實(shí)現。

　　把上述各部分所產(chǎn)生的symbol用QuartusⅡ提供的Graphic Editor編輯連接起來(lái)。進(jìn)行整體模塊仿真，其結果如圖4所示。從仿真結果看，達到設計要求。

　　3．2 信號調理電路

　　信號調理器是測試系統的重要部分，它在數據采集系統之前對傳感器輸出信號進(jìn)行調理，從而提高了數據采集系統的性能和可靠性。常用的調理內容主要有放大、隔離、濾波、通道切換和直接傳感器調理等。根據設計要求，本信號調理電路主要是將CCD傳感器的信號進(jìn)行放大，隔離和濾波，考慮到工業(yè)應用系統中采集的信號弱、干擾大，頻率低等特點(diǎn)，放大電路采用由兩片AD526構成的程控放大電路(PGA)和美國B(niǎo)B公司生產(chǎn)的IS0130隔離放大電路兩部分組成，具有良好的暫態(tài)抗擾性和優(yōu)良的抗離頻噪聲性能等優(yōu)點(diǎn)，能有效地抑制共模干擾電壓，FP-GA通過(guò)對SWO、SWl和SW2的控制，改變放大器的放大倍數，提高測量的靈敏度；A／D轉換器則選用AD770l，AD7701是單片16位A／D轉換電路，僅為0．001 5％的線(xiàn)性誤差，采用LC2工藝技術(shù)制造，內置自校準電路，串行輸出接口，可方便地與單片機配接。同時(shí)具有功耗低、精度高、抗干擾能力強等特點(diǎn)，適合于在要求精度較高的儀器儀表、秤重計量、參數檢測、數據采集和其他測量設備；濾波電路則利用FPGA的可編程功能，生成FIR濾波器內核，實(shí)現對信號的濾波處理。信號調理原理圖如圖5所示。