基于vhdl彩色线阵ccd驱动电路设计说明书

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1、武汉理工大学开放性实验说明书目录1技术指标21.1实验目的21.2实验要求22实验所需设备及实验原理22.1实验设备22.2CPLD驱动基本原理22.3CCD驱动时序要求53实验内容及步骤83.1实验内容83.2实验步骤84实验过程分析94.1变频部分94.2SH信号与Φ1、Φ2信号部分94.3SP、CP、RS信号部分125实验结果分析及调试过程145.1软件仿真结果分析145.2测试结果分析155.3调试过程176心得体会227参考文献2210武汉理工大学开放性实验说明书基于VHDL的彩色线阵CCD驱动电路设计1技术指标1.1实验目的1、了解线阵CCD驱动时序要求；2、学会

2、QuartusII软件基本使用方法；3、学会使用VHDL语言编写基本逻辑时序并设计出线阵CCD驱动电路。1.2实验要求1、能够独立使用QuartusII软件编写时序；2、能够使用CPLD驱动板让线阵CCD正常工作。2实验所需设备及实验原理2.1实验设备1、CPLD驱动板一块（附带下载线一条）以及12V电源；2、双踪示波器一台（带宽50MHZ以上）；3、计算机一台以及QuartusII软件一套。2.2CPLD驱动基本原理CPLD驱动板分布图如图1所示：10武汉理工大学开放性实验说明书图1CPLD驱动板分布CPLD驱动板主要包括电源模块、时钟输入模块、JTAG下载模块、主芯片、驱

3、动信号处理模块、CCD模块、测试区以及扩展I/O口。各模块内容以及功能如下：电源模块：包括12V电源输入和12V转5V电路，实验板有三个电源开关，分别为NO1、NO2、NO3，NO1为实验板电源输入开关，闭合此开关12V转5V电路工作；NO2为5V电源开关，闭合此开关实验板有5V电源输入；NO3为CCD电源开关，闭合此开关CCD模块有12V电源输入。时钟输入模块：时钟输入模块为50MHZ有源晶振提供，可以在CPLD模块中分频和倍频得到不同的频率时钟。JTAG下载模块：该模块是程序JTAG下载口，通过该模块实现程序下载。CPLD模块：该模块包涵一块CPLD芯片和I/O口。驱动信

4、号处理模块：该模块包涵十二路非门电路，实现对驱动信号的处理，提高驱动信号的驱动能力。测试点：该模块包涵各路信号的检测点。CCD模块：该模块包涵CCD芯片以及外围电路，该模块与CPLD下载板通10武汉理工大学开放性实验说明书过一条20芯排线连接。基于CPLD的CCD驱动原理图如图2所示：图2基于CPLD的CCD驱动原理图图中左边clk是时钟输入程序模块，中间CCD模块是VHDL编写的CCD驱动程序形成的bdf程序模块，右边输出的是CCD驱动信号输出。10武汉理工大学开放性实验说明书2.3CCD驱动时序要求图3CCD驱动信号的时序10武汉理工大学开放性实验说明书如图3所示，整个C

5、CD的驱动信号的各个支路的相互关系已经给出。其中具体要求如图4所示。图4各个支路的相互关系其中驱动时序中各个时间参量的要求和各个信号的时钟特性分别如表1、表2所示。10武汉理工大学开放性实验说明书表1驱动信号中各个时间参量的要求表2驱动信号中各个信号的时钟特、特性要求10武汉理工大学开放性实验说明书3实验内容及步骤3.1实验内容（1）使用QuartusII软件进行编程实验，完成分频程序、延时程序和CCD驱动时序的编程并进行仿真，与实验要求比较是否合格；（2）使用QuartusII软件下载程序至CPLD驱动板，用双踪示波器测试各个信号是否符合实验要求；（3）使用CPLD驱动板驱

6、动线阵CCD芯片，用双踪示波器观测CCD是否正常工作。3.2实验步骤（1）基本编程，打开QuartusII软件，建立新工程，建立新vhdl文件和波形文件并保存在相应工程内，编写分频程序并仿真，比较仿真结果和自己理论结果是否一致，按照理论结果调试程序直到仿真结果符合理论要求；（2）下载文件，打开CPLD驱动板电源（即NO1和NO2开关），使用QuartusII软件和JTAG下载线下载工程文件，下载完毕后用双踪示波器观察相应管脚输出波形是否正确，若有问题请指导老师检查；（3）编写CCD驱动程序，打开QuartusII软件，建立新工程，建立新vhdl文件和波形文件并保存在相应工程内

7、，编写程序并仿真，比较仿真结果是否符合驱动要求，按照驱动要求调试程序直到仿真结果符合驱动要求。（4）下载CCD驱动程序，按照第二步下载CCD驱动程序文件至CPLD驱动板，用双踪示波器观测Q1Q2SHCPRSCP管脚输出波形是否正确，若有问题请指导老师检查；（5）驱动CCD芯片，在第四步成功的基础上打开CCD电源开关（即NO3开关），用双踪示波器观察CCD是否正常工作，若有问题请指导老师检查。10武汉理工大学开放性实验说明书（6）关闭示波器；（7）关闭CPLD驱动板电源。4实验过程分析根据设计要