【正文】 義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名）年 月 日 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 III目 錄第一章 緒論 ...................................................................................................................1 論文的研究背景及意義 ..................................................................................1 CCD 器件應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................................................3 本論文的主要內(nèi)容 ..........................................................................................3第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ...................................................................................................5 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ..................................................................................................5 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具 ..................................................................................................5 Protel DXP2022 簡(jiǎn)介 ..........................................................................6 FPGA 的常用開(kāi)發(fā)工具 ........................................................................6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ...................................................................................................8 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) ..................................................................................................8 CCD 硬件設(shè)計(jì) ...............................................................................................8 CCD 工作原理 ......................................................................................8 CCD 的主要特性參數(shù) ..........................................................................9 CCD 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ............................................................................11 AFE 電路設(shè)計(jì) ...............................................................................................14 AFE 功能分析 ....................................................................................14 VSP5010 簡(jiǎn)介 ....................................................................................14 FPGA 硬件電路設(shè)計(jì) .....................................................................................18 Cyclone 系列 FPGA 簡(jiǎn)介 ..................................................................18 JTAG 口及 AS 模式接口 ...................................................................19 PCB 板的設(shè)計(jì) ...............................................................................................20教學(xué)系意見(jiàn)：系主任： （簽名）年 月 日 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV PCB 設(shè)計(jì)常識(shí) ....................................................................................20 PCB 具體設(shè)計(jì) ....................................................................................22 系統(tǒng)硬件的焊接和測(cè)試 ................................................................................25第四章 FPGA 設(shè)計(jì) ......................................................................................................28 FPGA 設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................28 TCD1501D 驅(qū)動(dòng)時(shí)序模塊設(shè)計(jì) ....................................................................28 VSP5010 配置接口模塊設(shè)計(jì) ........................................................................30 雙口 RAM 模塊設(shè)計(jì) .....................................................................................32 采控主模塊設(shè)計(jì) ............................................................................................33結(jié) 論 .........................................................................................................................34致 謝 .........................................................................................................................35參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................36附 錄 .........................................................................................................................37西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文1第 1 章 緒論 論文的研究背景及意義電荷耦合器件（Charge Couple Device，簡(jiǎn)稱 CCD）是一種光電轉(zhuǎn)換式圖像傳感器，它是由美國(guó)貝爾(Bell) 實(shí)驗(yàn)室的 和 在 1969 年秋發(fā)明的。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容?；?FPGA 的線型 CCD 高速驅(qū)動(dòng)采集一體化控制板設(shè)計(jì)摘要：線型 CCD 圖像傳感器在工業(yè)檢測(cè)、圖像測(cè)量和機(jī)器視覺(jué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。CCD 利用光電轉(zhuǎn)換原理把圖像信息直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，將待測(cè)物入射到CCD 光敏面上的光強(qiáng)分布信息轉(zhuǎn)換成電荷量信號(hào)，按指定時(shí)序一路或多路串行輸出，電荷量信號(hào)經(jīng)必要的調(diào)理電路和處理軟件處理再現(xiàn)原待測(cè)物的信息，從而實(shí)現(xiàn)了非電量的電測(cè)量。一般看來(lái)，這兩方面的要求導(dǎo)致用線陣 CCD 獲取圖像有以下不足：圖像獲取時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量效率低；由于掃描運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)的位置反饋環(huán)節(jié)的存在，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本；圖像精度可能受掃描運(yùn)動(dòng)精度的影響而降低，最終影響測(cè)量精度。而且要求開(kāi)發(fā)者能熟練運(yùn)用單片機(jī)，對(duì)匯編、C語(yǔ)言也要有相當(dāng)了解，開(kāi)發(fā)難度較高，不利于CCD器件的進(jìn)一步推廣。隨著國(guó)防科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展，超小型 CCD 像感器的需來(lái)越大。西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文4論文內(nèi)容具體包括：圖像采集系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文5第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖像采集系統(tǒng)主要由照明系統(tǒng)、線陣 CCD 圖像傳感器、模擬前端處理器電路、數(shù)據(jù)緩存器及傳輸接口等組成，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示。簡(jiǎn)而言之，EDA 技術(shù)就是利用軟件程序和工具來(lái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)硬件產(chǎn)品。 與 較 早 的 版 本 Protel99 相 比 ， Protel DXP 2022 不 僅 在 外 觀 上 顯 得 更 加 豪 華 、人 性 化 ， 而 且 極 大 地 強(qiáng) 化 了 電 路 設(shè) 計(jì) 的 同 步 化 ， 同 時(shí) 整 合 了 VHDL 和 FPGA 設(shè)計(jì) 系 統(tǒng) ， 其 功 能 大 大 加 強(qiáng) 了 。它具有強(qiáng)大的語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，可以用簡(jiǎn)潔明確的代碼描述來(lái)進(jìn)行復(fù)雜控制邏輯的設(shè)計(jì)。當(dāng)柵極西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文9施加正偏壓后，空穴被排斥，產(chǎn)生耗盡區(qū)，偏壓繼續(xù)增加，耗盡區(qū)將進(jìn)一步向半導(dǎo)體內(nèi)延伸，將半導(dǎo)體電子吸引到表面，形成一層極薄但電荷濃度很高的反型層。當(dāng)一行的 N 個(gè)信號(hào)全部讀完，產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使轉(zhuǎn)移柵變?yōu)楦唠娖?，將新一行?N 個(gè)光信號(hào)電荷包并行轉(zhuǎn)移到 CCD中，開(kāi)始新一行信號(hào)傳輸和讀出，周而復(fù)始。CCD 的光譜響應(yīng)基本上由光敏元材料決定，也與光敏元結(jié)構(gòu)尺寸差異、電極材料和器件轉(zhuǎn)移效率不均勻等因素有關(guān)。散粒噪聲代表著器件最高信噪比的極限，片外的信號(hào)處理電路不能對(duì)此噪聲進(jìn)行抑制。降低噪聲的主要方法有 :采用相關(guān)雙采樣 CDS(Correlated Double Sampling)技術(shù)、雙斜積分法、小波變換校正法、提高 CCD 工作頻率、帶通濾波器法、制冷方法等。目前 CCD 的像素尺寸為 6～14um，可分辨的最小尺寸為 ～ ，對(duì)應(yīng)的線對(duì)數(shù)為 85～35lp/mm。當(dāng)掃描一張 A3 的圖紙時(shí)可達(dá)到 16 線/mm 的精度，該器件工作在5V 驅(qū)動(dòng)脈沖，12V 的電源條件下。圖 36 所示為系統(tǒng)的 CCD 驅(qū)動(dòng)電路硬件原理圖。一個(gè)完整的 AFE 處理器包括輸入箝位，相關(guān)雙采樣，程控增益放大，模