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随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,龋病作为人类三大重点防治疾病之一,受到人们越来越多的关注。龋病的诊断方法有多种,其中基于牙齿自体荧光成像的诊断方法因其无损、快速、客观、定量等特点被广泛研究,通过对牙齿荧光图像进行处理可以实现对龋病的早期诊断和治疗,荧光图像的质量决定诊断的效果。因此本文目的是设计一款高灵敏度的彩色CCD图像采集设备。本文设计了以FPGA作为主控芯片的彩色CCD图像采集系统,并基于USB2.0总线实现与上位机的图像传输。图像采集系统以FPGA芯片为核心,FPGA接收由A/D输出的图像数据,并经USB 2.0传输到PC端供后续处理,基于FPGA产生CCD图像传感器的驱动脉冲信号以及外围处理电路的控制信号,同时FPGA控制实现与USB2.0接口芯片的数据通信。基于系统小型化、经济化的要求,本系统采用Altera公司Cyclone III系列的EP3C5M164C7作为系统的主控芯片,该芯片尺寸小且以采用BGA封装。CCD芯片选择SONY公司的ICX618AQ,该芯片灵敏度高,适合采集类似荧光的微弱信号。选择CYCPRESS公司的EZ-USB FX2系列CY7C68013型号芯片,该芯片带有智能USB接口,使设备具有传输速度快、即插即用、便携式等特点。本文通过学习图像采集系统的基本结构,搭建了系统的整体框架；根据系统要求,完成了硬件选型；研究了硬件电路主要芯片的基本结构和工作原理,包括CCD ICX618AQ、AD9945处理器及CY7C68013芯片,并重点分析了CCD驱动脉冲时序和AD9945芯片控制逻辑信号。基于USB2.0技术,编写了CY7C68013芯片的固件程序,并实现了设备的外触发；基于QuartusⅡ开发平台,利用硬件描述语言编写了基于FPGA芯片的CCD驱动时序模块及外部电路控制模块程序；完成了硬件电路设计和制作,通过系统设备采集图像,利用设计的上位机对图像进行处理并给出结果展示和分析。