色选数据采集及传输实验平台研究
高速串行通信论文 FPGA论文 LVDS论文 USB2.0论文 VB6.0论文
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中国是个产粮大国,但由于农业机械化程度较低,大部分地区主要以人工作业为主,优质谷物产量低,造成粮食出口的困难。同时,随着国民经济的发展,人民对食品的精度要求也有所提高。若想生产高质量的精米,色选机是必不可少的设备。研制高精度、高速度的CCD(电荷藕合器件)色选机是各大色选机生产企业当前最关注的问题。本文对色选数据采集与传输实验平台的建立进行了深入的研究。介绍了基于FPGA技术、LVDS技术、USB2.0技术和VB6.0软件的色选数据采集与传输实验平台的实现方法,详细描述了高速CCD图像信号的采集、传输、处理及显示等关键部分的原理要点、设计难点、参考电路及相关程序设计,并对该系统进行了软硬件侧试。在硬件设计过程中,充分利用了现有芯片资源、控制逻辑来有效合理地控制FPGA及USB模块的工作时序,成功解决了高速并串转换、高速串并转换、系统同步、高速上传数据至主机等高速CCD图像信号采集与传输过程中的核心问题。同时,本文给出了配合硬件装置使用的软件平台的设计方法。实现了色选数据在电脑中的接收、显示与保存。为下一步色选算法的研究提供了动态数据,为色选算法的验证提供了软件基础。通过对软硬件平台的多次实验验证,证明了本平台设计方案的实用可行。为下一步色选机样机的制造提供了参考。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第1章 绪论 | 第10-17页 |
1.1 问题的提出 | 第10-14页 |
1.2 本课题的目的及意义 | 第14-15页 |
1.3 主要研究内容和篇章结构 | 第15-17页 |
第2章 总体设计 | 第17-26页 |
2.1 系统设计方案 | 第17-18页 |
2.2 采集与传输实验平台整体框架 | 第18-19页 |
2.3 高速CCD相机的设计 | 第19-20页 |
2.3.1 CCD传感器简介 | 第19页 |
2.3.2 IL-P1-4096简介 | 第19-20页 |
2.4 基于FPGA的硬件设计基础 | 第20-24页 |
2.4.1 硬件描述语言简介 | 第20页 |
2.4.2 硬件描述语言的特征 | 第20-21页 |
2.4.3 硬件描述语言的设计流程 | 第21-23页 |
2.4.4 FPGA简介 | 第23页 |
2.4.5 Lattice公司ECP2系列FPGA芯片简介 | 第23-24页 |
2.4.6 Lattice公司FPGA开发软件ispLEVER简介 | 第24页 |
2.5 软件平台开发工具的选择 | 第24-25页 |
2.6 本章小结 | 第25-26页 |
第3章 高速数据通信设计 | 第26-55页 |
3.1 串行通信基本概念 | 第26-27页 |
3.2 板间通信协议的设计 | 第27-39页 |
3.2.1 并串和串并转换的实现 | 第28-31页 |
3.2.2 同步的实现 | 第31-39页 |
3.3 基于LVDS的高速串行接口实现 | 第39-42页 |
3.3.1 LVDS信号简介 | 第39-40页 |
3.3.2 LVDS接口的应用 | 第40-42页 |
3.4 基于USB2.0的接收板与PC间的通信 | 第42-50页 |
3.4.1 计算机外设接口比较 | 第42-43页 |
3.4.2 USB模块简介 | 第43-46页 |
3.4.3 FPGA对USB模块的读写控制 | 第46-50页 |
3.4.4 FPGA与USB模块的硬件连接 | 第50页 |
3.5 高速PCB设计 | 第50-54页 |
3.5.1 元器件布局 | 第51页 |
3.5.2 电路板布线 | 第51-52页 |
3.5.3 去耦电容的配置 | 第52页 |
3.5.4 LVDS部分注意事项 | 第52-54页 |
3.6 本章小结 | 第54-55页 |
第4章 采集系统软件平台设计 | 第55-75页 |
4.1 软件平台功能要求 | 第55页 |
4.2 系统界面设计 | 第55-57页 |
4.3 软件功能及操作说明 | 第57-63页 |
4.3.1 坐标系 | 第58-59页 |
4.3.2 控制面板区 | 第59-60页 |
4.3.3 实时数据显示区 | 第60页 |
4.3.4 扩展功能区 | 第60-63页 |
4.4 灰度图像的动态显示 | 第63-66页 |
4.5 VB对USB模块的调用 | 第66-73页 |
4.6 软件平台的主要特点 | 第73-74页 |
4.7 本章小结 | 第74-75页 |
结论 | 第75-77页 |
参考文献 | 第77-81页 |
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况 | 第81-82页 |
致谢 | 第82-83页 |
附录A PCB布局图 | 第83-84页 |
附录B 硬件实物图 | 第84页 |
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