安检设备数据传输电路的设计与实现

摘要

近年来，由于公共安全形势的紧迫性和重要性，安检设备大量应用于各类公共场所的日常或者重大活动时的检查工作中。其中，X射线安检设备应用最为广泛。随着X射线安检设备自身的升级以及检测技术的发展和融合，对安检系统硬件电路的性能要求逐步提升。
　　本文对安检系统中的数据采集模块和数据传输电路进行研究，其中数据采集模块的功能是将探测前端电路的模拟输出转换为数字信号，数据传输电路将这些数字信号传送给计算机进行终端成像，从而实现物体判别。数据采集模块选用TI公司的ADS8363芯片来实现。ADS8363是一款双通道16位逐次逼近型AD芯片，采样率最高可达1MHz。详细介绍了数据采集模块的硬件设计和逻辑设计以及硬件电路测试。硬件电路测试又分为单独模块测试和联合前端探测电路的协同测试，对电路的功能和工作时序进行了验证，同时也测试出数据采集模块在两种状态下的转换精度。
　　经过对多种传输方案的比较分析，并结合安检设备数据传输电路的需求，数据传输电路确定以FPGA实现MAC核外加物理层芯片的方案实现网络传输。根据网络传输原理和IEEE802.3协议，设计并实现了用于数据发送的以太网MAC层的IP核，并对MAC核的模块组成及各部分的功能和逻辑设计进行具体说明，然后对PHY层芯片88E1111的控制逻辑设计进行了简要介绍，最后给出重要模块的仿真结果和相应的分析。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作及结构

第二章 安检设备工作原理

2．1 引言

2．2 X射线物质检测原理

2．2．1 X射线的发现与产生

2．2．2 X射线与物质的相互作用

2．3 安检系统基本组成及功能

2．3．1 探测器基本工作原理

2．3．2 数据采集模块

2．3．3 数据传输模块

2．3．4 数字信号处理及成像

2．4 本章小结

第三章 数据采集模块的设计与实现

3．1 采集模块的需求分析

3．1．1 探测前端板介绍

3．1．2 采集模块需求分析

3．2 采集模块的电路设计

3．2．1 AD芯片的选择与介绍

3．2．2 数据采集硬件电路设计

3．2．3 控制逻辑的设计与实现

3．3 采集模块测试

3．3．1 测试平台介绍

3．3．2 单独测试

3．3．3 协同测试

3．4 测试结果及分析

3．4．1 单独测试结果及分析

3．4．2 协同测试结果及分析

3．5 本章小结

第四章 数据传输电路的设计与实现

4．1 传输电路的需求分析

4．2 传输电路的方案设计

4．2．1 常用数据传输方式介绍与比较

4．2．2 网络传输相关概念介绍

4．2．3 常用网络传输方案介绍与比较

4．3 传输电路的实现

4．3．1 MAC核的功能模型

4．3．2 MAC核的逻辑设计与实现

4．3．3 PHY芯片的控制逻辑实现

4．4 仿真结果及分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献