本文的目的是研制一种基于CCD芯片的低成本科学级CCD相机,本文主要研究和设计CCD驱动、制冷、数据采集等相机的前端部分。分析了CCD成像的基本原理,同时对可能的噪声进行了分析,并对噪声的抑制提供了设计方法,对CCD和CMOS两种传感器进行了比较。对于使用的柯达公司的CCD芯片KAF-1603E进行了详细的介绍。作为一款全帧面阵CCD芯片,它具有高分辨率,高性能的特点,尽管帧频小,但设计的这款CCD相机对速度要求不是很高。分析了柯达公司的KAF-1603E器件的驱动时序,设计了CCD驱动时序电路,选用现场可编程门阵列(FPGA)作为硬件设计平台,使用VHDL语言对驱动程序发生器进行了硬件描述。采用QuartusⅡ7.2软件对设计进行了功能仿真和时序仿真,并下载到Altera公司的芯片EP2C5Q208C8中进行了适配。仿真和测量的结果表明该驱动程序是完全可行的。CCD输出的模拟信号,必须经过一系列的过程,才能传给计算机中,选用一款CCD信号专用处理芯片AD9824,这样减少了系统设计的难度,有助于系统在短时间内完成。最后,信号的传输,通过分析几种常用的传输方式,选用USB2.0作为系统的传输方式。实验结果表明,该设计能够满足一些方面的需要,对以后国产科学级CCD相机的发展也是一个有益的尝试。文章也说明了不足之处和需进一步完善的工作。