發(fā)布時間：2020-11-19 06:37

　　 生命科學和納米科學的快速發(fā)展對極弱光學信號的關鍵物質(zhì)產(chǎn)生、傳遞過程提出了越來越高的觀測需求。傳統(tǒng)的光譜成像技術受到維度和靈敏度的限制,已經(jīng)遠遠不能滿足研究人員的需求。單光子時間分辨成像光譜儀成為當前科學研究領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間分辨技術相結(jié)合,能在一次測量過程中同時獲取五個維度的信息。本課題設計的數(shù)字微鏡器件DMD(Digital Micromirror Device)控制系統(tǒng)是單光子時間分辨成像光譜儀的關鍵部件,構成儀器所需壓縮感知模塊的關鍵要素測量矩陣。DMD的任務主要是提供0-1矩陣,即顯示的圖像是二值的,不需要進行灰度顯示,所以必須自行設計硬件平臺來控制DMD,實現(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,設計了以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上,定義DMD控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構,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,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高速寫入與讀取。最后在設計的DMD控制板上進行顯示驗證,顯示結(jié)果表明該系統(tǒng)能實現(xiàn)DMD高幀頻二值圖像顯示,顯示頻率最高能達到5KHz,滿足儀器的技術指標。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TH744.1
【部分圖文】：

圖２．１?ＤＭＤ觀圖??

合肥工業(yè)大學專業(yè)碩士研宄生學位論文??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，高硬度的光學玻璃來保護內(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，相當于是??光機械和電子機械元素的一種獨特結(jié)合［２（）］。從電氣特性上來看，在每個微鏡的下??方是一個由雙ＣＭＯＳ存儲元件形成的存儲單元，如圖２．４所示。兩個存儲元件的??狀態(tài)始終互補，如果一個存儲元件為邏輯１，則另一個存儲元件為邏輯０，反之亦??然，像素存儲單元的狀態(tài)對于微鏡的機械位置是有影響的，改變存儲單元內(nèi)容并??不會自動地改變微鏡的機械狀態(tài)［２１］。??圖２．４雙ＣＭＯＳ像素存儲器??Ｆｉｇ２．４?Ｄｕａｌ?ＣＭＯＳ?ｐｉｘｅｌ?ｍｅｍｏｒｙ??從機械的角度而言，像素是微鏡面經(jīng)由一個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。該圖顯示的是一個處??于未通電狀態(tài)的微鏡
【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 代霜;王槐;于濤;宋克非;;紫外臨邊成像光譜儀時間同步系統(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;;一種時間分辨激光誘導擊穿光譜的測量方法[J];光譜學與光譜分析;2014年04期

3 高峰;李峰輝;李嬌;易茜;陳琛;;一種基于光子計數(shù)技術的時間分辨熒光免疫分析系統(tǒng)設計[J];天津大學學報(自然科學與工程技術版);2014年06期

4 馬英矯;馬瑛蓬;徐亮;;一種共享存儲器的FPGA配置電路設計[J];中北大學學報(自然科學版);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)設計[J];紅外技術;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器件設計技術發(fā)展綜述[J];電子與信息學報;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電源設計[J];國外電子元器件;2003年03期

相關博士學位論文 前2條

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

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

相關碩士學位論文 前7條

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;2017年

2 溫建飛;基于FPGA和USB3.0的超高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計[D];中北大學;2016年

3 曠立強;基于FPGA的DDR3設計與實現(xiàn)[D];國防科學技術大學;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;2014年

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

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

7 劉馳;DMD用于數(shù)字光刻成像研究[D];四川大學;2005年

本文編號：2889835