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基于FPGA的线阵CCD驱动控制技术研究

作　者: 徐波
导　师: 徐熙平
学　校: 长春理工大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 线阵CCD 分立元器件时序设计数据传输
分类号: TN386.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

线阵CCD(电荷耦合型器件)由于其较广的成像视场、快速的扫描速率、分辨率高等优点越来越多的被用在军事领域和工业现场检测等高端应用场合。基于FPGA的线阵CCD成像系统需要实时的进行目标信息的采集,因此在器件的挑选、驱动时钟、各部分信号处理电路的设计以及通信接口的调试过程中,都需要有相当高的标准。本文中探讨了有关线阵CCD图像采集的相关技术。主要有以下几方面：CCD图像传感器的组成单元和工作机理,输出信号的处理技术及进行ADC(模数转换)后数据的传输方式等。本文根据合作要求,对基于FPGA的线阵CCD成像系统进行了开发。系统设计时使用分立元器件来实现对CCD输出信号的预处理、CDS(相关双采样)、VGA可变增益调整)及14Bit精度的模数转换,最后将转换后的数据通过FPGA和Camera Link接口发送到PC上来完成被测目标信息的显示。本次设计使用ALTERA公司的低端产品EP1C6Q24C08来实现CCD的时序驱动、各部分电路工作所需的时钟设计以及通讯接口的控制。通过在板级的测试表明,所设计的图像采集系统实现了要求指标。与传统的线阵CCD成像系统相比,系统的可移植性强、控制方便,传输速率高,对更高精度及传输速率的成像系统的研发,打下了很坚实的基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-12
  1.1 课题的来源及研究目的  7
  1.2 课题的研究背景  7-9
  1.3 课题前期论证  9-11
  1.4 本系统进程度安排  11-12
第二章线阵CCD成像控制机理  12-18
  2.1 线阵、面阵CCD特性介绍  12
  2.2 线阵CCD采集系统工作机理  12-13
  2.3 线阵CCD采集信号的输出  13-14
  2.4 模拟前端  14-16
  2.5 扫描装置及软件系统设计  16-18
第三章成像系统控制设计  18-38
  3.1 线阵CCD目标采集平台组成  18-19
  3.2 CCD时钟驱动与光电能量转换  19-21
  3.3 模拟前端部分及模数转换部分设计  21-26
  3.4 扫描电机驱动和控制程序的编写  26-27
  3.5 数据传输接口设计  27-33
  3.6 系统电源设计  33-38
第四章系统测试与分析  38-44
  4.1 软件调试  39-40
  4.2 系统硬件调试  40-43
  4.3 测试总结  43-44
第五章总结和展望  44-45
致谢  45-46
参考文献  46-47

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