摘 要
该篇毕业设计涉及的器件包括线阵CCD、AVR单片机及CPLD的设计。
CCD，是英文(Charge Coupled Device) 即电荷耦合器件的缩写，它是一种特殊半导体器件，是一种新型的固体成像器件。它既具有光电转换的功能，又具有信号电荷的存储、转移和读出的功能。CCD应用技术是光、机、电和计算机相结合的高新技术。
随着电子技术的迅猛发展, 性能卓越的单片机在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景。本文介绍了ATMEL 公司开发的AVR 高速嵌入式单片机的原理及应用。还简要介绍了CPLD/FPGA器件的特点和应用范围，并以CCD驱动电路的设计介绍了在MAX+plus II开发软件下，利用VHDL硬件描述语言输入方式来设计数字逻辑电路的过程和方法。http://www.16sheji8.cn/
作者从线形CCD（电荷耦合器件）出发，系统地介绍了CCD的基本工作原理、特性及应用。并以MN3611型线形CCD为例，详细地介绍了用AVR单片机和CPLD提供CCD的驱动脉冲的方法。总之，CCD应用技术有很好的发展前景。
关键词：线阵CCD AVR单片机 VHDL FSM
ABSTRACT
The thesis design the drive-controller which is concerned with line CCD, AVR and CPLD design method in purpose of driving CCD.http://www.16sheji8.cn/
CCD( Charge Coupled Device ) is a kind of special semiconductor device, which is a new kind of solid like device. After having light electricity conversion, the signal electric charge saved and transfer again with the function that had done. Applied technique in CCD is high and new technique that contain light, machine, give or get an electric shock to combine together with the computer.
Along with the rapidly development of electronic technology, the single-chip computer of outstanding performance have extensive application prospect in computer external equipment, communication equipment, automation industrial control, aerospace equipment, instrument meter and various kind of consumer products . This paper has introduced the principle and application of AVR high speed embedded single-chip computer which is explored by ATMEL company. This paper still introduced briefly application scope and the characteristic of the device of CPLD/FPGA ,Through the design of CCD drive circuit introduced the course and method of designing digital logic circuit with VHDL hardware description language by MAX+plus II software.http://www.16sheji8.cn/
The article sets out from the line form CCD, introduce CCD basic work principle, characteristic and applications systematically. Which are regular with line shape CCD of MN3611 model, have introduced in detail the drive that offers CCD with AVR single flat machine and CPLD pulse. CCD is a extremely important part in camcorder, it plays the part of the role of changing light into telecommunications number , more similar than the eye of person. Therefore the good performance of that will directly affect camcorder badly. In a word, CCD application technology has very perfect prospect.
Keyword：Line CCD， AVR ，VHDL， FSM
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 前 言 1
1.2 国内外现状 1
1.3 意义及目的 2
第二章 CCD图像传感器的概述 3
2.1 CCD的特点及分类 3
2.2 CCD的基本特点 3http://www.16sheji8.cn/
第三章 CCD的工作原理 8
3.1 CCD的电荷存储 8
3.2 CCD的电荷耦合 11
3.3 MN3611的主要特性 13
第四章 线阵CCD驱动的研究 16
4.1 CCD驱动电路产生方法 16
4.2 AVR在线阵CCD驱动中的应用 18
4.2.1 AVR单片机的简介 18
4.2.2 AVR单片机的优点 18
4.2.3 CCD驱动的应用实例 22
4.3 CPLD在线阵CCD驱动中的应用 24
4.3.1 CPLD的简介 24
4.3.2 关于FPGA/CPLD的技术优点 25
4.3.3 用CPLD设计CCD驱动的应用实例 26
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
附 录 31
附录一 MN3611的外部连线图 31
附录二 MN3611的完整的驱动时序 32
附录三 AVR单片机提供CCD驱动脉冲编程 33
附录四 用CPLD提供CCD驱动脉冲编程 34
附录五 PCB版图 35http://www.16sheji8.cn/
附录六 用MAX+PLUS II仿真出的CCD驱动电路的波形 36
第一章 绪 论
1.1 前 言
图像传感器是数码相机的“心脏”，也是最关键的技术，数码相机的发展道路可以说就是图像传感器的发展道路。图像传感器属于光电产业里的光电元件类，随着数码技术、半导体制造技术以及网络的迅速发展，目前短短的几年，数码相机就由几十万像素，发展到800,900万像素甚至更高。其关键零部件——图像传感器产品就成为当前以及未来业界关注的对象.产品类别区分，图像传感器产品主要分为CCD、CMOS以及CIS传感器三种。本文将主要简介CCD。
1.2 国内外现状
CCD（Charged Coupled Device）于1969年在贝尔试验室研制成功，之后由日商等公司开始量产，其发展历程已经将近30多年，从初期的10多万像素已经发展至目前主流应用的500-800万像素。CCD和传统底片相比，CCD更接近于人眼对视觉的工作方式，每一个CCD组件由上百万个MOS电容所构成（光点的多少要看CCD 的像素而定）。
CCD经过长达35年的发展，大致的形状和运作方式都已经定型。CCD的组成主要是由一个类似马赛克的网格、聚光镜片以及最底下的电子线路矩阵所组成。目前的CCD组件，每一个像素的面积和开发初期比较起来，己缩小到1/10以下。今后在应用产品趋向小型化，高像素的要求下，单位面积将会更加的缩小【1】。http://www.16sheji8.cn/
目前市面上的绝大多数消费型机种及高端数码相机都使用CCD作为图像传感器，而CMOS传感器以往都是作为低端产品应用于摄像头和简易电脑相机上，是否采用CCD传感器一度成为人们判断数码相机档次的标准之一。目前有能力生产 CCD的公司分别为：SONY、Philips、Kodak、Matsushita、Fuji、SANYO和Sharp。
1.3 意义及目的
由于CCD摄像器件的体积更小，灵敏度更高，应用更灵活，更方便。CCD摄像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摄像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摄像器件中只需要更低的电压，很小的功耗，这为便携式摄录象机的发展提供了条件。目前CCD摄象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。http://www.16sheji8.cn/
第二章 CCD图像传感器的概述
2.1 CCD的特点及分类
CCD是数字相机的灵魂。CCD的面积越大，解析度就越高。CCD的制作技术对数字相机发展有极大的影响。由于制作CCD需要很高的技术，所以到现在为止，CCD仍然是数字相机发展的最大阻碍。
CCD的优点： 1、高解析度（High Resolution）； 2、低噪声(Low Noise)高敏感度； 3、动态范围广(High Dynamic Range)； 4、良好的线性特性曲线(Linearity)； 5、大面积感光(Large field of view)光谱响应广(Broad Spectral Response)； 6、低影象失真(Low Image Distortio)； 7、体积小，重量轻； 8、低耗电力，不受强电磁场影响； 9、电荷传输功率佳； 10、可大批量生产，品质稳定，坚固，不易老化，使用方便及保养容易。http://www.16sheji8.cn/
