基于FPGA的科学级CCD相机配套电控箱时序控制模块设计与实现

随着科学级CCD相机灵敏度的提高,其使用领域也越来越广泛,无论是医疗,摄像,还是高空成像,甚至是太空探索,科学级CCD相机都如影随行,但是问题也随之而来,灵敏度提高了,同时必然引起环境因素对其可靠性,灵敏性的影响,尤其是温度的改变,或高或低都会影响科学级相机的成像,同时在特殊环境下,通过指令实施科学级CCD相机的镜头盖控制,焦距控制,因此科学级CCD相机配套电控箱主要完成的功能包括对温度实施调节,指令的解析,镜头盖步数的控制,以及焦距的控制等。而这些功能的完成取决于其时序控制模块。<br> 本论文结合实际情况,从外围实际电路着手,实现了配套电控箱时序控制模块的设计,从功能级别的角度完成了各项功能,科学级CCD相机配套电控箱时序控制模块,基本解决了环境因素以及由于控制过多而导致的不协调和灵敏度降低等问题。主要表现在以下几个方面:<br> 1、通过给AD芯片提供工作时序,启动芯片工作,并将采集的数据反馈给后台控制,后台控制参与决策,决定温度的升降,然后将指令传给时序控制模块,解析后,进行温度调节继电器的控制。解决了因温度影响而导致的相机灵敏度降低等问题。<br> 2、通过向焦距控制电路以及镜头盖控制电路精确提供两相四拍信号,从而实现了步数的调节,同时设置安全步数,确保了科学相机电机运动的正常。<br> 3、加入喂狗功能,使得在进行正确时序控制基础的同时对后台控制实施监视,确保软件运行的正常。<br> 4、通过加入指令管理,以及解析模块实现了时序输出的指令化,大大方便了对科学级CCD相机的操作。<br> 由于此设计是为科学级相机提供支持与辅助,可能会面对复杂的温度,空气,湿度等变化环境,因此,选用ACTEL的FPGA作为其载体。模块代码采用VHDL硬件描述语言编写,由ACTEL公司APA系列的FPGA实现,并且在Libero集成设计环境(IDE)下完成设计、仿真、综合、布局布线和下载。