基于線陣CCD及FPGA的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理.pdf

1、血液成分的檢測是保健與疾病診斷的重要手段，其中近紅外血液成分的無創(chuàng)檢測極具應(yīng)用前景，特別是動態(tài)光譜檢測方法的提出，從原理上可以去除個體差異和測量條件的影響。但血液成分眾多、光譜重疊嚴重，加上動態(tài)光譜本身的采集還需要較高的速度，因此，高質(zhì)量獲取動態(tài)光譜就成為能否實現(xiàn)基于動態(tài)光譜法的血液成分無創(chuàng)檢測的關(guān)鍵。 通過采集光電脈搏波進而提取動態(tài)光譜，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須具有很高的精度、靈敏度和速度，同時需要實時處理大量的數(shù)據(jù)，因此要求系統(tǒng)具有

2、強大的控制與處理能力。針對檢測動態(tài)光譜的上述要求，本文設(shè)計了基于線陣CCD與FPGA的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)。 針對動態(tài)光譜檢測中光電信號十分微弱的特點，本文選用了高性能線陣CCD--IL-C6-2048C，并為其設(shè)計專門的時序產(chǎn)生與驅(qū)動電路。為了能更好的對高精度高速CCD輸出的信號進行采集，本文選用了精度高達18位的A/D轉(zhuǎn)換器--AD7674。 動態(tài)光譜的檢測不但要實現(xiàn)CCD和A/D轉(zhuǎn)換器的時序設(shè)計，同時還要實

3、現(xiàn)對數(shù)運算和FFT算法，以及大量數(shù)據(jù)的采集和控制。根據(jù)系統(tǒng)的要求，本文選用了具有較高處理速度和強大控制能力的FPGA及NiosⅡ微處理器，設(shè)計了基于FPGA及NiosⅡ微處理器的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)檢測和預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了FPGA的可編程性、高速度、靈活配置和可嵌入Nios Ⅱ軟核等優(yōu)點，利用FPGA強大的控制和數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)了CCD時序和A/D轉(zhuǎn)換器控制時序，完成了對數(shù)運算和FFT算法。 動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求高精度、