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《384×288非制冷红外成像系统 低功耗硬件设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、硕士学位论文硕士学位论文384×288非制冷红外成像系统低功耗硬件设计学科专业：电子与通信工程硕士学位论文摘要红外成像技术在安防、医疗、工业、民用和军事等领域都具有广泛的应用。早期的红外成像系统采用制冷型探测器，而制冷型探测器由于成本高、笨重、可靠性差等缺点在很多场合的应用被限制。为了解决这一难题，人类研制出了价格便宜、体积小、功耗低、可靠性高的非制冷红外探测器，非制冷红外探测器自其问世以来迅速得到广泛应用。而便携性一直都是非制冷红外成像系统的一个重要特征，因此，研究低功耗、小体积的红外机芯组件对提高非制冷红外成像系统的便携性具有重要意义。本文以降低功耗、缩
2、小体积为目标。首先介绍了红外成像原理及非制冷红外探测器的发展，又对3种非制冷红外成像系统的硬件架构进行详细的探讨，根据本课题要求选择了基于单FPGA的硬件架构。接着，详细研究了硬件电路及FPGA的低功耗设计技术，并根据本系统的特点确定总体低功耗设计原则。根据对系统的需求分析以及确定的设计原则，完成了整体方案的设计。电源电路采用混合式电源架构，既能提高电源效率又能减小关键电路的电源波动。利用基准电压源配合高电源抑制比的运放产生极低噪声的探测器偏置电压。利用单颗最新工艺FPGA完成探测器的驱动及实现红外图像处理算法能够缩小系统体积、提高实时性同时降低功耗。测温电
3、路采用使用简单、功耗极低的器件实时采集探测器焦平面以及环境的温度。完成电路设计后，本文又详细设计了对应PCB电路板。最后，完成了整个系统的调试与测试。在实际测试中，本系统可以输出384×288模拟视频和数字视频，帧频达到50Hz，总机功耗低至1.298W，组件尺寸仅为45mm×45mm×20mm。在国内同类型的红外成像系统中，本系统具有明显的优势。关键词：非制冷红外成像，低功耗，便携式，FPGA硕士学位论文AbstractInfraredimagingisawidelyusedinsecurity,medical,industrial,civil,andmi
4、litaryareas.Theinfraredimagingsystemsinearlydaysusecooleddetectors.However,thosedetectorshavelimitedapplicationsduetotheirhighcost,heavyinweight,andlowreliability.Inordertosolvetheseproblems,uncooledinfrareddetectorswithlowcost,smallsize,lowpowerconsumption,andhighreliabilityareinv
5、ented.Uncooledinfrareddetectorshavequicklybeenwidelyused.Portabilityhasalwaysbeenoneofthemostimportantcharacteristicsofuncooledinfraredimagingsystems.Thus,thestudyoflowpowerconsumption,smallsizeinfraredmovementcomponentsisofgreatsignificancetoimprovetheportabilityofuncooledinfrared
6、imagingsystems.Theproposeddesignaimstolowerpowerconsumptionandshrinkthesizes.Itfirstintroducestheprinciplesofinfraredimagingandthedevelopmentofuncooledinfrareddetectors.Thenthreekindsofuncooledinfraredimagingsystemarchitecturesarecoveredindetails.Accordingtothetopicrequirements,the
7、architecturebasedonsingleFPGAischosen.ThendetailedstudiesonhardwarecircuitsandFPGAlowpowerconsumptiondesignaregiven,basedonwhichthelowpowerconsumptionprinciplesoftheproposedsystemaredetermined.Accordingtothesystemrequirementanalysisanddesignprinciples,thedesignofthewholesystemiscom
8、pleted.Powersupplycircuits
