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光谱仪是一种重要的光谱分析仪器,几乎所有的科学领域都有光谱仪的身影。由于传统光谱仪体积大、重量重而且系统复杂,不能同时对多个波长进行检测,特别在野外测量受到了极大的限制。光谱仪器的微型化、小型化是其发展的必然趋势。本文提出了一种基于CCD的微型光谱仪的系统设计方案。该方案选用CCD为光谱测量的探测器,光学系统采用折叠Czerny-Turner结构设计,大大减少了光学系统的体积；在探测系统方面,以现场可编程逻辑门阵列(FPGA) EPM7032设计了CCD驱动和信号采集系统。在FPGA上采用了片上可编程(SOPC)技术,集成了NiosⅡ软核UARI、CPU等功能模块,整个系统只用一片FPGA资源开发了CCD驱动电路、A/D采样控制电路、USB驱动电路等模块,使整个光谱仪系统的实现了单芯片控制。完成了基于USB的微型光谱仪和PC机的通讯,并使用Labview开发了光谱采集和处理软件,实现对光谱仪的光谱数据处理、光谱谱线绘制、波长定标相关功能。最后,对本文的系统进行了相关实验,实验表明：按照该方案设计的微型光谱仪能同时对多个波长进行测量,整个光谱仪的体积重量达到了设计所要求的微型化、小型化。为了使CCD探测系统能检测到较宽的光谱范围,选择3694个像素的线阵CCD作为探测器件。采用CCD专用A/D转换芯片MAX1 101对CCD输出信号进行相关及模数转换处理,转换后的数字信号暂时储存在FPGA中,经处理后通过USB总线传送到上位机,由应用软件完成光谱数据进一步的分析、处理和显不。FPGA作为整个系统的核心,完成了CCD驱动时序、MAX1101采样时序和FT245BM(USB)芯片脉冲控制时序。采用Protel DXP画图完成了系统的原理图的绘制和PCB板的设计,利用QuartusⅡ、Modelsim和Synplify软件设计、仿真并实现了各逻辑模块。使用示波器及嵌入式逻辑分析仪对CCD信号采集系统进行调试,各模块均能正常工作。结合光学平台和应用软件的测试表明,探测系统能清晰分辨汞灯光谱特有的特征谱线,成功地完成光谱数据的采集、处理及传输。