1．目的及意义

在现代信号处理和电子应用技术领域，CCD作为一种必不可少的组成部分处在了一个十分重要的位置，并日益显示出其巨大的应用价值。尽管CCD技术的发展到现在只有几十年的历史，但它的发生与发展已经历了诸多变化，作为一种信号处理的技术已相当完善，并不断发挥着其重要的作用。

长期以来，人们不断地探索CCD电路处理的设计与实现方法，努力地追求着简化设计、减少体积、改善性能、提高灵活性和可靠性、便于制作等问题。随着微电子学迅速发展，以单个芯片进行CCD信号电路处理的设计正在发展和应用中。

如今CCD信号处理电路的设计有多种实现方法。第一种是采用单片机来实现，但单片机的处理速度比较慢。第二种是采用专用的DSP芯片，但是DSP的串行指令执行发式，使其工作速度和效率大打折扣，而且在一些高速的应用中，系统性能不断增长，而DSP性能的提高却落后于需求的增长。第三种是采用可编程逻辑器件(PLD)的方法来实现。

可编程逻辑器件在电子技术领域中的应用，为数字硬件电路系统的设计带来了极大的灵活性。由于可编程逻辑器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字硬件电路系统设计方法、设计过程、乃至设计观念。纵观可编程逻辑器件的发展史，它在结构原理、集成规模、下载方式、逻辑设计手段等方面的每一次进步都为现代电子设计技术的革命与发展提供了不可或缺的强大动力。

自从1989年美国Xilinx公司率先发明FPGA(现场可编程门阵列)的概念以来，FPGA技术以其现场设计、现场修改、现场验证、现场实现的可达数万门级的数字系统单片化的应用优势，随着亚微米CMOS集成电路制作技术的成熟和发展，器件集成度不断增大，器件价格不断下降的趋势，逐渐受到各国电子系统应用领城的设计工程师的广泛关注和欢迎。时至今口，FPGA技术不再是ASIC技术领域的一个点缀和补充，而跃为电子应用(包括通讯技术、计算机应用、自动控制、仪器仪表、ASIC设计)等诸多领域受欢迎的实用技术，成为数字系统科研实验、样机试制、小批量产品即时实现的最佳途径。

本课题适用于应用线阵 CCD 进行位移测量的领域中。在物体位移测量系统中，以 CCD 作为位移传感器。当激光头发出的激光照射在被测物体表面上，反射光经过透镜聚焦后成像于 CCD 光敏单元上，而 CCD 驱动电路以一定频率的脉冲驱动 CCD 输出反映物体位移信息的信号。处理时再将此信号经过 A/D转换、采集后送到微处理器或其他器件进行运算。本课题的目的就是解决CCD 测量系统中存在的技术问题，以满足时间测量的精度、速度、集成度等要求，使 CCD 测量技术更好地服务于实际应用中。{title}

2. 研究的基本内容与方案

{title}

CCD 驱动电路的设计是CCD应用的关键问题之一。以往经常采用的驱动方法包括直接数字驱动方法、EPROM驱动方法、单片机驱动方法，前 2 种基本偏重硬件的实现，调试困难，灵活性较差，而后一种虽编程灵活，但存在资源浪费较多、频率较低的缺欠。本文采用FPGA进行设计。整个设计是采用自上而下的设计方法，编程完只要进行仿真、时序验证正确后再最后下载到器件中，再进行电路的测试，校验，直到达到预期的效果。这样的设计修改起来很方便，只需要改程序就行，而不像传统的设计方法，要更换器件、修改设计电路等。基于FPGA的设计既具有用软件编程的方便性，又可以达到完全硬件运行的高速性能，并且满足集成度的要求，从板级电路集成到一块芯片上，节省了电路板面积。

根据所研究的内容，我采取的技术方案及措施为：首先对用于尺寸测量和其它应用领域的线阵CCD进行较深入的研究，然后对相应的线阵CCD驱动脉冲相关参数进行分析计算，在此基础上，针对一具体应用进行驱动电路的设计，完成元器件的选型及关键技术的设计，使用VerilogHDL语言对其驱动电路方案进行硬件描述。最后，对一具体应用的驱动电路的设计效果进行测试，通过对比和分析仿真得到的相应性能曲线及性能指标，得到最终的结论。

3. 参考文献

[1] 王庆有.CCD应用技术.天津大学出版社，2013

[2] 赵负图.现代传感器集成电路.人民邮电出版社，2011

[3] 金篆芷.现代传感技术.电子工业出版社，2012