毕业设计（论文）-基于CPLD的行间转移面阵CCD驱动电路的研究
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1、燕山大学 毕业设计论文基于CPLD的行间转移面阵CCD驱动电路的研究学院系信息科学与工程学院 年级专业 电子科学与技术 学生姓名 指导教师 辩论日期 摘 要当前，随着面阵CCD技术的日益成熟和本钱的逐渐降低，其应用也日渐广泛。面阵CCD系统开发的最重要工作之一便是驱动电路的设计。由于面阵CCD厂商生产的专用芯片价格较高且通用性不好，所以开发一种通用、可靠且性价比高的面阵CCD驱动电路系统具有重要意义。本文首先分析了本面阵CCDICX098AK驱动系统需要实现的根本功能并提出了系统根本架构和实现方案。其次，根据对行间转移面阵CCD驱动时序的分析，设计了基于VHDL的驱动程序并进行了仿真，得到的结
2、果与驱动时序要求一致。再次，根据本面阵CCD的工作特点和驱动要求，给出了驱动电路的整体模块组成，并设计了以CPLDEPM7128SLC84-5时序发生装置和驱动脉冲合成装置为核心，利用MAX685及MAX687等芯片构成的多功能电源控制模块的面阵CCD驱动电路。最后，根据已设计的驱动电路原理图设计了驱动电路的PCB印刷电路板，完成了PCB印刷电路板的布局、布线工作，制成了标准双层板。并总结了诸多设计经验和技巧。关键词面阵CCD；时序生成器；VHDL语言程序；原理图设计；PCB设计Abstract Nowadays，driving by the prospect of the market an
3、d wide-spreading application , area CCD's technology is coming to maturity.And the most important work in projects that to develop CCD applicable systems are always the design of CCD's driving circuit . Despite specific driving chips are easy to use ,those chips from different manufaturers a
4、lways incompatible with each others.So, it's meanningful to design a reliable,compatible and low cost area CCD driving system. Firstly ,This paper analyzed the demand of the design of area CCD's driving system and described the basic structure of the design. Secondly ,according to software s
5、imulation ,It has shown the design of VHDL driver of Sequence-Generator of the system. Thirdly ,the whole structure and the components of the system which was build up of several important chips(like MAX685,MAX687) was described. Finally ,it completed the design by developing a PCB circuit from schs
6、 of the system and it summarized a lot significant experiences of the proccess of the design. KeywordsArea CCD; Sequence-Generator; VHDL ;SCH-design;PCB-design目录 摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2国内外研究现状11.3课题研究的意义和任务21.4课题研究的内容及论文结构安排3第2章 面阵CCD工作原理及系统方案设计52.1常见面阵CCD传感器的分类及工作原理52.2 面阵CCD传感器常见的驱动方法及比拟
7、62.3行间转移面阵CCD驱动系统方案设计62.3.1根本方案62.3.2 ICX098AK工作特点72.3.3基于VHDL的驱动时序设计流程72.3.4 面阵CCD支持电路及驱动脉冲合成器总体构架92.3.5上电控制及电源支持设计方案92.3.6驱动脉冲合成器设计方案102.4本章小结11第3章 ICX098AK驱动程序设计与仿真133.1引言133.2 使用VHDL进行驱动程序的设计133.2.1 面阵CCD驱动时序分析及设计目标133.2.2时序信号编程实现的方式163.2.3重要的编程问题和解决方法173.2.4本程序的特点183.3在程序编写中积累的局部经验183.3.1延时方面18
8、3.3.2程序方面193.3.3算法方面193.4程序软件仿真结果以及和预期的比拟203.5本章小结22第4章 ICX098AK驱动硬件电路的设计234.1 电路开发环境-AltiumDesigner6.3介绍234.2 驱动电路的设计244.2.1 概述244.2.2 电路系统构成244.2.3 驱动脉冲产生电路264.2.4上电顺序管理电路Sequence_PowerForCCD274.2.5电平转换电路284.2.6 CPLD下载电路，系统时钟304.2.7输出信号预处理电路314.2.8 面阵CCD驱动电路的跳线设置和工作流程324.2.9 JTAG下载电缆电路334.3细节参数确实定
9、344.3.1电平转换与上电控制电路参数344.3.2去耦电容和滤波电容参数354.3.3数字地和模拟地354.4设计操作技巧的总结354.5 本章小结36第5章 驱动电路印刷电路板设计375.1引言375.2 PCB布局375.2.1 电路工作速度分析375.2.2 系统重要模块的布局385.2.3 为配合模块布局做的原理图调整395.3 驱动电路PCB布线405.3.1 PCB设计原那么405.3.2 驱动电路布线过程415.3.3 完成后的驱动电路PCB425.3.4 本次PCB设计经验455.4本章小结45结 论47参考文献48附录1 49附录2 53附录3 57附录4 67附录5 7
10、3致谢83第1章 绪论1.1 课题背景随着面阵CCD技术的日渐成熟，面阵CCD在社会各领域的应用也愈来愈广泛。在民用方面，已深入到如社区监控、工厂自动化、医疗、交通等诸多领域；在军用以及高科技应用方面，已经涉及到如数字高清成像、非接触测量距离、温度等、天体摄影等多方面应用。面阵CCD应用技术的一个重要方面就是驱动的设计与实现。作为一种驱动控制较复杂的芯片，设计者在进行驱动的工程设计时通常有两种选择：使用面阵CCD厂商的专用驱动芯片，或是自行设计驱动。然而专用芯片通用性较差、功能固定且价格较高的缺点往往限制面阵CCD应用设计技术的开展。可编程逻辑器件性能的不断开展，本钱的不断降低打破了这种局面。
11、由于此类器件的高速度、多资源、多端口、并行性等诸多优点，使得通过这类器件进行面阵CCD驱动的设计变得简单、通用和高效。然而目前国内基于可编程逻辑器件的面阵CCD驱动的研究主要集中于仿真和模拟，对基于可编程逻辑器件的面阵CCD驱动电路的设计还不很常见。所以，设计一种基于可编程器件、软硬件结合且通用可靠的面阵CCD驱动电路系统对于面阵CCD应用技术的推广和开展具有重要的意义。1.2国内外研究现状 近年来,电荷耦合器件(CCD) 在图像传感、信号处理、数字存储等领域取得了重大开展。作为一种图像传感器,CCD较传统的摄像器件而言,不仅有光谱响应宽、噪声低、灵敏度高、控制方便、实时传输等多方面的优良特点
