1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究目的及意义

电荷耦合器件(ccd)作为新兴的固体成像器件——图像传感器，具有体积小、重量轻、分辨力高、噪声低、自扫描、工作速度快、灵敏度高、可靠性好等优点，受到人们的高度重视，广泛应用于图像传感、景物识别、非接触无损检测、文件扫描等领域。ccd器件采用自扫描输出方式，排除了电子枪扫描带来得光电转换的非线性失真。ccd器件的横截面积可达几平方毫米数量级，可将这样的摄像头送入人的胃、肠等器官内摄取图像信息，送入更小的管道、孔径中去检查故障。影蔽起来对现场进行监控、监视。ccd摄像器件的响应速度更高，驱动方式更灵活，可用ccd摄像器件获得更快变化的图像。这在高速图像处理领域是非常重要的。ccd器件中只需要更低的电压，很小的功耗，这为便携式摄录像机的发展提供了条件。目前ccd摄像机几乎占领了光电成像器件的市场。ccd固体摄像器件发明是光电成像器件领域的又一次革命。它的产生和发展，推动了广播电视、工业电视、医用电视、军用电视、微光电视和红外电视技术的发展，为现代科学技术进步起到推动作用。其应用系统的关键技术在于ccd驱动信号的产生及输出信号的处理。

随着ccd技术的飞速发展，传统的时序发生器实现方法有单片机io口驱动法，eprom动法，直接数字驱动法等。其中部分方法实现电路体积大，设计复杂且过于偏重于硬件的实现，调试工作量大，容易出错和灵活性较差，特别是当驱动电路工作在较高频率时干扰问题严重，系统工作不稳定；而单片机驱动方法虽编程灵活，但存在资源浪费较多、频率较低的缺陷。这些传统的时序发生器实现方法已经不能很好的满足ccd应用向高速化，小型化，智能化发展的需要。复杂可编程逻辑器件fpga具有编程灵活、集成度高、速度快、容量大、功耗小、可靠性好等优点，并且节省pcb板的空间，可移植性好，使用灵活等优点，非常适合ccd驱动电路的设计，再加上可编程逻辑器件可以通过软件编程对其硬件的结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计哪样方便快捷。

2. 研究的基本内容与方案

本课题结合学科发展趋势和实际应用需求，在参考大量文献、剖析实际应用领域的CCD时序驱动系统的基础上，设计了一种基于复杂可编程逻辑器件FPGA/CPLD技术的线阵CCD驱动电路的设计方案。

主要研究内容

在开展本课题时，参考研究了该领域的许多文献及相关的实际应用系统，主要涉及以下方面：

（1）研究光电检测技术，在深入了解CCD、特别是线阵CCD及其外围电路的基本工作原理，驱动方式和特点的基础上，对其在线性光电扫描技术中的应用及与其他应用技术的结合方法进行研究。

（2）研究线阵CCD驱动系统的硬件电路。主要包括CCD时序驱动部分及外围相关电路。在清楚硬件电路的条件下进行时序脉冲的程序设计。

（3）主要研究TCD1703C的技术指标，主要为时序脉冲及其定时要求。

（4）FPGA/CPLD技术，本课题使用VerilogHDL语言进行程序描述。

主要设计内容

（1）使用VerilogHDL语言对其驱动电路方案进行了硬件描述，主要包括转移脉冲SH、复位脉冲RS、钳位脉冲CP、时钟脉冲φ1E和时钟脉冲φ2E五个部分，使系统产生的脉冲时序符合TCD1703C的时序要求。

（2）采用QpartusⅡ对所设计的时序进行仿真，观察所设计的时序是否符合TCD1703C的Datasheet中所示的TimingChart。

（3）将所设计的程序在实际的硬件电路上测试运行，看是否能使得硬件电路正常工作。通过计算机仿真和实际电路测试结果表明，该方案可以很好的满足设计要求，完成了设计目标，有一定的实用价值。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：研究光电检测技术。以及线阵ccd驱动系统的硬件电路。

第6－9周：对各软件进行学习并熟练地掌握，同时掌握veriloghdl语言。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]汪贵华.光电子器件[m].北京：国防工业出版社，2009.

[2]刘建清，刘汉文，高广海.从零开始学cpld和veriloghdl编程技术[m].北京：国防工业出版社，2006.

[3]volneia.pedroni，乔庐峰，王志功.vhdl数字电路设计教程[m].北京：电子工业出版社，2005.