生命科學(xué)和納米科學(xué)的快速發(fā)展對(duì)極弱光學(xué)信號(hào)的關(guān)鍵物質(zhì)產(chǎn)生、傳遞過(guò)程提出了越來(lái)越高的觀測(cè)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(cè)量過(guò)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(cè)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(tái)來(lái)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(cè)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(tái)。然后在硬件平臺(tái)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(yǔ)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(jí)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(lái)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(lái)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(duì)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(guò)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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本文編號(hào)：2889835