本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的CCD色選機(jī)數(shù)據(jù)采集與分選驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：CCD色選機(jī)通過CCD傳感器采集圖像,微處理器分析圖像、并通過FPGA驅(qū)動(dòng)高速電磁閥實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)分選。具有效率高、安全、不損傷物料、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。由于這些優(yōu)點(diǎn),色選機(jī)廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品加工、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。本文重點(diǎn)研究色選機(jī)的圖像采集與分選系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種以FPGA為主控芯片的圖像采集與電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它的主要功能是FPGA采集Camera Link接口線陣相機(jī)圖像數(shù)據(jù),控制外部FIFO進(jìn)行乒乓存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)與DSP之間的數(shù)據(jù)傳輸,分選系統(tǒng)通過電磁閥驅(qū)動(dòng)板接收分選信號(hào),控制電磁閥的開啟,實(shí)現(xiàn)物料的分選。論文首先自主設(shè)計(jì)了FIFO存儲(chǔ)電路、MOSFET驅(qū)動(dòng)電路、FPGA最小系統(tǒng)電路、通訊接口電路、電源電路,并根據(jù)Camera Link接口協(xié)議設(shè)計(jì)了Camera Link接口電路,并對(duì)硬件電路進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)物測(cè)試,滿足了數(shù)據(jù)采集和分選系統(tǒng)的硬件要求。其次比較了常用的三種電磁閥驅(qū)動(dòng)方式,選取了高壓開啟,低壓PWM維持的驅(qū)動(dòng)策略,以實(shí)現(xiàn)電磁閥的快速響應(yīng)和精確控制。選取了合適的FPGA作為主控芯片,根據(jù)分選系統(tǒng)的實(shí)際工作需求,制定了基于RS-485接口的自定義通訊協(xié)議。軟件設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件語言編程,自頂向下的設(shè)計(jì)流程,對(duì)程序功能劃分,模塊化編程。系統(tǒng)圖像采集部分設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)相機(jī)控制、相機(jī)圖像數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、與DSP的數(shù)據(jù)傳輸;系統(tǒng)物料分選部分,對(duì)波特率模塊、字節(jié)接收/發(fā)送、幀接收/幀發(fā)送、CRC校驗(yàn)?zāi)K、電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)試模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。每個(gè)模塊通過Modelsim SE 10.0c、SignalTap等工具進(jìn)行軟件調(diào)試與仿真。最后對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行了在線調(diào)試,針對(duì)數(shù)據(jù)采集和分選系統(tǒng)是否能滿足系統(tǒng)要求做了驗(yàn)證。通過實(shí)驗(yàn)得出了如下結(jié)論:(1)實(shí)現(xiàn)了40M(相機(jī)輸出時(shí)鐘頻率)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳輸和相機(jī)的控制功能。(2)采用RS-485接口的自定義的通訊協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了與上位機(jī)的穩(wěn)定通訊,采用高壓開啟,低壓維持的策略,提高了電磁閥的開啟速度和降低了能耗,通過修改電磁閥驅(qū)動(dòng)參數(shù),能夠提高噴吹精度。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 電磁閥 數(shù)據(jù)采集 RS-485 PWM
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP274.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 課題來源與研究背景9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究背景9
• 1.1.3 課題研究意義9-10
• 1.2 色選機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 課題研究主要內(nèi)容12-14
• 1.3.1 課題研究目標(biāo)12
• 1.3.2 課題研究?jī)?nèi)容12-14
• 第2章 CCD色選機(jī)控制系統(tǒng)14-18
• 2.1 色選機(jī)簡(jiǎn)介14-16
• 2.1.1 色選機(jī)工作原理14-15
• 2.1.2 色選機(jī)性能參數(shù)15
• 2.1.3 色選機(jī)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 色選機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16-17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第3章 色選機(jī)圖像采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-31
• 3.1 圖像采集系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)18-19
• 3.2 Camera Link協(xié)議介紹19-21
• 3.2.1 相機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)19-20
• 3.2.2 相機(jī)控制信號(hào)20
• 3.2.3 相機(jī)通訊信號(hào)20-21
• 3.3 FPGA與VERILOG介紹21-24
• 3.3.1 FPGA介紹21-22
• 3.3.2 FPGA設(shè)計(jì)流程22-24
• 3.4 圖像采集硬件設(shè)計(jì)24-27
• 3.4.1 FPGA最小系統(tǒng)24
• 3.4.2 采集卡底板電源設(shè)計(jì)24-25
• 3.4.3 Camera Link接口電路設(shè)計(jì)25
• 3.4.4 相機(jī)控制電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.4.5 相機(jī)通訊電路設(shè)計(jì)26-27
• 3.4.6 外部FIFO存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)27
• 3.5 圖像采集邏輯設(shè)計(jì)27-30
• 3.5.1 串行通訊設(shè)計(jì)28
• 3.5.2 相機(jī)控制設(shè)計(jì)28-29
• 3.5.3 FIFO控制器設(shè)計(jì)29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-31
• 第4章 電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31-50
• 4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)31-32
• 4.2 電磁閥驅(qū)動(dòng)策略選擇32-33
• 4.3 電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33-40
• 4.3.1 FPGA選型34-35
• 4.3.2 系統(tǒng)時(shí)鐘電路35
• 4.3.3 FPGA復(fù)位電路35-36
• 4.3.4 系統(tǒng)電源模塊36
• 4.3.5 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)36-39
• 4.3.6 通訊接口設(shè)計(jì)39-40
• 4.4 電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序整體結(jié)構(gòu)40-42
• 4.5 通訊協(xié)議分析42-43
• 4.6 電磁閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)程序開發(fā)43-49
• 4.6.1 波特率時(shí)鐘可調(diào)模塊43
• 4.6.2 單個(gè)字節(jié)接收、發(fā)送模塊43-44
• 4.6.3 幀接收、幀發(fā)送模塊44-45
• 4.6.4 CRC校驗(yàn)?zāi)K45-46
• 4.6.5 系統(tǒng)電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊46-48
• 4.6.6 測(cè)試模塊48-49
• 4.7 本章小結(jié)49-50
• 第5章 系統(tǒng)調(diào)試50-54
• 5.1 調(diào)試方法與步驟50-53
• 5.1.1 硬件電路調(diào)試50-51
• 5.1.2 軟件調(diào)試51-53
• 5.2 系統(tǒng)整體調(diào)試53-54
• 第6章 總結(jié)與展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 致謝58-59
• 附錄59-60

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  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的CCD色選機(jī)數(shù)據(jù)采集與分選驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：388630