数码复印机扫描成像及数据处理单元的研究

摘要

如今数码复印机已成为办公不可缺少的重要设备，但由于我国的复印机技术还不成熟，复印机产业的进一步发展和突破，只有靠大量投入和自主研发。本课题主要是对数码复印机扫描成像及数据处理单元进行研究。
　　 论文为了构建数码复印机扫描成像及数据处理单元的硬、软件系统，研究了曝光扫描机构、CCD驱动、高速A/D采集、基于FPGA的FIFO模块设计、ARM总体控制、USB数据传输及图像处理等方面的技术。通过分析研究曝光扫描单元的结构、光路长度、步进电机的传动机构及计算，选择了合适的步进电机型号及相应的驱动芯片，并在试验中得到了稳定的步进输出。选用FPGA进行CCD驱动的控制，其仿真波形和通过示波器观察得到的实际波形都证明了FPGA可以很好的完成CCD的高速驱动，且同时还运用FPGA设计了FIFO模块，用于缓存图像数字信号。根据CCD的工作特性，选择了合适的高速A/D采集电路及高速USB总线来传输图像数据，从而保证图像信号高速采集传输的完成。最后利用VB与MATLAB的混合编程技术简化了图像处理的难度，编写了上层应用软件对采集的数据进行图像显示及处理。整个系统的控制，由ARM微控制器完成。通过以上各个环节的设计，最终完成了复印机扫描成像及数据处理单元的设计和测试工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1国内外复印机技术的发展

1.1.2课题的研究意义

1.2课题的来源和研究的主要内容

1.3本章小结

2 数码复印机扫描成像的结构原理

2.1曝光控制过程

2.2曝光单元传动机构

2.3扫描机构光路分析

2.4步进电机传动机构

2.5本章小结

3 扫描成像及数据处理单元的设计方案

3.1曝光扫描过程的设计方案

3.2 CCD驱动电路的设计方案

3.2.1 CCD的工作原理

3.2.2数码复印机中CCD的扫描输出

3.2.3 TCD1707D驱动时序的分析

3.3图像信号采集电路的设计方案

3.4图像数据高速缓存的设计方案

3.4.1基于FPGA的FIFO模块设计

3.4.2 FPGA的设计流程与方法

3.5系统控制及高速存储电路的设计方案

3.5.1基于ARM的主控制系统设计

3.5.2 ARM外部高速存储器的设计

3.6图像数据传输电路的设计方案

3.7图像数据处理的软件设计方案

3.8系统总体设计方案

3.9本章小结

4 系统的硬件设计

4.1曝光扫描驱动电路的设计

4.2 CCD驱动电路的设计

4.3图像信号采集电路的设计

4.4.1图像信号模拟处理电路设计

4.4.2高速A／D转换电路设计

4.4基于FPGA的高速缓存FIFO模块设计

4.4.1 FPGA的外围基本电路设计

4.4.2高速缓存异步FIFO模块设计

4.5 ARM控制及高速存储电路的设计

4.5.1 ARM的外围基本电路设计

4.5.2 ARM外部高速存储电路设计

4.6 USB传输电路的设计

4.7本章小结

5 系统的软件设计

5.1 FPGA控制CCD驱动时序的软件设计

5.1.1 Verilog HDL硬件描述语言介绍

5.1.2 Quartus Ⅱ软件简介

5.1.3 CCD驱动时序的软件设计

5.2图像数据高速存储的软件设计

5.2.1基于FPGA的异步FIFO工作原理及其设计过程

5.2.2主控制器ARM的软件设计

5.3图像数据传输的USB软件设计

5.3.1本地端USB接口的软件设计

5.3.2 PC端USB通讯的软件设计

5.4图像数据处理的软件设计思想

5.4.1数字图像的产生与表示

5.4.2数字图像的处理技术

5.4.3数码复印机中通常用到的图像处理技术

5.4.4基于VB和MATLAB图像处理的软件设计

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

附录