基于fpga的ccd信号处理电路设计

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1、摘要在非接触位移测量领域中，电荷耦合器件CCD是具有较高灵敏度的光电传感器，其测量精度高，能自动连续地进行检测。本论文研制了应用于线阵CCD的几种电路。研制了CCD自动增益调整电路。实验证明，这个系统能够自动调整不符合采集要求的CCD增益，提高测量精度。研制了双通道数据采集电路。该电路利用快速A/D转换器AD9048、双端口存贮器IDT7134组成高速采集与缓冲电路，实现了双通道CCD信号的同步高速采集。研制了采用现场可编程门阵列FPGA的CCD驱动与数据处理电路。本文利用VerilogHDL硬件描述语言进行设计，将FP

2、GA器件配置成专用于线阵CCD信号的硬件数据处理器，达到数据实时处理的要求，并同时将CCD驱动电路集成在FPGA器件内，缩小了电路面积，提高了系统的集成度。关键词：自动增益调整电荷耦合器现场可编程门阵列信号处理AbstractInfieldofdisplacementmeasurewithouttouch，chargecoupledeviceCCDisahighsensitivityphotoelectricsensorwithhighmeasurementprecision，whichcanbeusedinautoma

3、ticsuccessionmeasure.Inthisthesis，severalkindsofcircuitappliedonlinearCCDareresearchedandproduced.Akindofcircuitfortheauto-gainregulationofCCDisresearchandproduced.AccordingtothelinearrelationshipbetweentheCCDexposuretimeandtheoutputanalogicvoltage，Itisprovedbyth

4、eexperimentthatthegainofCCDwhichdoesn’taccordwiththecollectioncircuitcanbeself-regulatedbythissystem,meanwhiletheprecisionofmeasureisincreased.Thecircuitfordual-waydatacollectionisresearchedandproduced，inwhichthehigh-speedcollectinandbuffercircuitareformedonbasis

5、ofusingfastA/DconverterAD9048anddual-waymemoryIDT7134.Sothesynchrohighdatacollectionfordual-wayCCDsignalisfulfilled.ThecircuitofCCDdriveanddataprocessareresearched，inwhichfieldprogrammablegatearrays(FPGA)isadopted.Inthisthesis，VerilogHDLhardwaredescriptionlanguag

6、eisusedindesign，FPGAdeviceisconfiguredtohardwaredataprocessorusedespeciallyonlinearCCDsignal，therequestofdataprocessonrealtimeissatisfied.Atthesametime，thecircuitforCCDdriveisintegratedinFPGAdevice，theareaofthecircuitisdecreased，thesystematicintegratedlevelisalso

7、increased.Keywords:auto-gainregulationCCDFPGAsignalprocessing-32-目录第一章绪论11.1CCD基本概述11.2本课题研究的目的、意义2第二章方案论证与方案设计32.1国内外研究现状和发展动态32.2CCD信号处理电路结构及原理32.3本文所做的主要工作4第三章CCD自动增益调整电路设计63.1光源光功率的调整63.2驱动电路的频率调整6第四章双通道CCD信号数据采集电路设计114.1电路要求114.2CCD信号的二值化处理114.3CCD信号的量化处理124

8、.4双通道CCD信号数据采集13第五章基于FPGA的CCD数据采集及处理系统设计175.1FPGA在CCD驱动电路中的应用175.2FPGA在CCD信号数据处理中的应用215.3采集及处理系统285.4系统性能28总结30参考文献31致谢32-32-第一章绪论1.1CCD基本概述机械工业是国民经济的装备部门，而标准化