發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 06:37

　　 生命科學(xué)和納米科學(xué)的快速發(fā)展對極弱光學(xué)信號的關(guān)鍵物質(zhì)產(chǎn)生、傳遞過程提出了越來越高的觀測需求。傳統(tǒng)的光譜成像技術(shù)受到維度和靈敏度的限制,已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足研究人員的需求。單光子時(shí)間分辨成像光譜儀成為當(dāng)前科學(xué)研究領(lǐng)域急需的高端儀器裝備,其創(chuàng)新性的將壓縮感知算法和時(shí)間分辨技術(shù)相結(jié)合,能在一次測量過程中同時(shí)獲取五個(gè)維度的信息。本課題設(shè)計(jì)的數(shù)字微鏡器件DMD(Digital Micromirror Device)控制系統(tǒng)是單光子時(shí)間分辨成像光譜儀的關(guān)鍵部件,構(gòu)成儀器所需壓縮感知模塊的關(guān)鍵要素測量矩陣。DMD的任務(wù)主要是提供0-1矩陣,即顯示的圖像是二值的,不需要進(jìn)行灰度顯示,所以必須自行設(shè)計(jì)硬件平臺來控制DMD,實(shí)現(xiàn)二值圖像在DMD上高速顯示,提高DMD顯示刷新率,以提升壓縮感知的測量速度。首先根據(jù)DMD控制系統(tǒng)的功能需求,確定系統(tǒng)整體框架,設(shè)計(jì)了以Xilinx Virtex-6FPGA為核心處理器的控制系統(tǒng)硬件平臺。然后在硬件平臺的基礎(chǔ)上,定義DMD控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu),研究DDR3 SDRAM用戶接口協(xié)議以及DMD接口控制方式。利用硬件描述語言Verilog編寫各接口控制程序,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速寫入與讀取。最后在設(shè)計(jì)的DMD控制板上進(jìn)行顯示驗(yàn)證,顯示結(jié)果表明該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)DMD高幀頻二值圖像顯示,顯示頻率最高能達(dá)到5KHz,滿足儀器的技術(shù)指標(biāo)。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH744.1
【部分圖文】：

圖２．１?ＤＭＤ觀圖??

合肥工業(yè)大學(xué)專業(yè)碩士研宄生學(xué)位論文??ｉ???｜?￣?—；??ＩＩ?［?ＬＺｉ??．—?ＴＥｘＡｆ：郵－?Ｉ??（ａ）?０．７，，ＸＧＡ?（ｂ）?０．９５”?１０８Ｏｐ??圖２．１?ＤＭＤ外觀圖??Ｆｉｇ２．１?ＤＭＤ?ｏｕｔｓｉｄｅ?ｖｉｅｗ??Ｕ不同的是，ＤＭＤ芯片內(nèi)核里面并不是刻蝕電路而是海芯片中，微反射鏡是其最小的工作單位，也是影響其性能覆蓋了一整塊高透光率，高硬度的光學(xué)玻璃來保護(hù)內(nèi)部脆所示。??Ｄｕｓｔ?Ｇａｓｋｅｔ?ｏｒ???—?Ｄａｔｕｒｒ?Ｂ?Ｓｅｃｏｎａａｒｙ??

麥蹲Ｔｈｅｒｍａｌ?Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?Ａｒｅａ??Ｅｌｅｃｔｎｏａｌ?Ｐｉｎｓ??圖２．３?ＤＭＤ背面圖??Ｆｉｇ２．３?ＤＭＤ?ｒｅａｒ?ｖｉｅｗ??ＤＭＤ是將微鏡陣列與ＣＭＯＳ?ＳＲＡＭ集成在同一塊芯片上的裝置，相當(dāng)于是??光機(jī)械和電子機(jī)械元素的一種獨(dú)特結(jié)合［２（）］。從電氣特性上來看，在每個(gè)微鏡的下??方是一個(gè)由雙ＣＭＯＳ存儲(chǔ)元件形成的存儲(chǔ)單元，如圖２．４所示。兩個(gè)存儲(chǔ)元件的??狀態(tài)始終互補(bǔ)，如果一個(gè)存儲(chǔ)元件為邏輯１，則另一個(gè)存儲(chǔ)元件為邏輯０，反之亦??然，像素存儲(chǔ)單元的狀態(tài)對于微鏡的機(jī)械位置是有影響的，改變存儲(chǔ)單元內(nèi)容并??不會(huì)自動(dòng)地改變微鏡的機(jī)械狀態(tài)［２１］。??圖２．４雙ＣＭＯＳ像素存儲(chǔ)器??Ｆｉｇ２．４?Ｄｕａｌ?ＣＭＯＳ?ｐｉｘｅｌ?ｍｅｍｏｒｙ??從機(jī)械的角度而言，像素是微鏡面經(jīng)由一個(gè)過孔連接至暗藏在下方的扭轉(zhuǎn)鉸??鏈組成的［２２］。如圖２．５中所示，微鏡面的下端可與彈片接觸。該圖顯示的是一個(gè)處??于未通電狀態(tài)的微鏡
【參考文獻(xiàn)】

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1 代霜;王槐;于濤;宋克非;;紫外臨邊成像光譜儀時(shí)間同步系統(tǒng)的優(yōu)化[J];紅外與激光工程;2014年07期

2 潘從元;韓振宇;李朝陽;于云偲;王聲波;王秋平;;一種時(shí)間分辨激光誘導(dǎo)擊穿光譜的測量方法[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年04期

3 高峰;李峰輝;李嬌;易茜;陳琛;;一種基于光子計(jì)數(shù)技術(shù)的時(shí)間分辨熒光免疫分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2014年06期

4 馬英矯;馬瑛蓬;徐亮;;一種共享存儲(chǔ)器的FPGA配置電路設(shè)計(jì)[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期

5 梁勇;趙曉蓓;馬駿;李少毅;孫力;;基于DMD的紅外場景仿真器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];紅外技術(shù);2011年12期

6 劉笑嫘;何廣平;;FPGA芯片的配置與下載[J];科技信息;2011年15期

7 楊海鋼;孫嘉斌;王慰;;FPGA器件設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展綜述[J];電子與信息學(xué)報(bào);2010年03期

8 房磊,張煥春,胡銀彪;FPGA的配置及接口電路[J];電子質(zhì)量;2004年01期

9 譚智力 ,朱冬姣;基于TPS54610的同步降壓DC/DC電源設(shè)計(jì)[J];國外電子元器件;2003年03期

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1 何舒文;基于數(shù)字微鏡的像素級調(diào)光技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所);2015年

2 吳振洲;微型Offner成像光譜儀和光譜數(shù)據(jù)處理[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

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1 陳爍;基于USB3.0與FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)研究[D];深圳大學(xué);2017年

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3 曠立強(qiáng);基于FPGA的DDR3設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

4 吳嘉輝;DMD成像分析系統(tǒng)控制軟件的研究[D];長春理工大學(xué);2014年

5 于馥婉;基于微反射鏡陣列的動(dòng)態(tài)目標(biāo)仿真及測試技術(shù)[D];長春理工大學(xué);2014年

6 李俊;基于FPGA電子穩(wěn)像技術(shù)的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

7 劉馳;DMD用于數(shù)字光刻成像研究[D];四川大學(xué);2005年

本文編號：2889835