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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