光电分选机分选系统的设计与实现

摘要

光电分选机广泛应用在颗粒状物料品质检测与分级领域，该设备可以提高物料的品质等级，增加其附加值，提高加工技术的自动化程度，能够带来很好的社会与经济效益。因此对光电分选机的研究有着重要的现实意义。 分选系统是光电分选机的重要组成部分，它的任务是利用光电技术将物料中的次品分类检出并剔除。本文将分选系统按照具体功能划分成信号检测系统、分选控制系统和气枪驱动系统等3个子系统，分别实现其功能，完成了光电分选机分选系统的设计。 信号检测系统采用硅光电池作为光电传感器，在高速下落物料中识别不合格物料，向分选控制系统发送检出信号。设计了光信号拾取电路；利用D/A转换器AD8820和模拟乘法器AD834设计了16通道的增益可调放大电路；设计了信号检出电路。 分选控制系统的设计，采用Xilinx公司的FPGA芯片XCS30作为控制器，对数据进行高速并行处理。制定与主控制器间的通信协议，用Verilog硬件描述语言实现了对数据报文的滤波；控制SRAM的读写操作，实现了各个通道气枪喷射延迟时间的单独可调；实现了对AD8820写入时序的控制；设计了检测指示电路，实现了对检测指示电路的驱动；接收主控制器数据，产生周期可调的打击信号发送给气枪驱动系统。 气枪驱动系统以CPLD芯片XC95108为核心，接收分选控制系统的打击信号，控制高速电磁阀(HSV)快速开启与关闭，剔除不合格物料。设计了高速电磁阀驱动电路；用CPLD产生了有利于高速电磁阀快速动作的驱动脉冲。 本文采用Verilog语言和原理图混合编程的方法进行硬件电路描述，利用ISE 4.2软件对所设计的各部分电路进行仿真、综合、实现和配置下载。经过大量的实验，验证分选系统能够正确实现所要求的功能。最后组装了小型样机进行选米实验，达到了很好的分选效果。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1光电分选机研究的意义

1.2本文主要研究内容

2光电分选机系统

2.1光电分选机简介

2.2总体电路结构设计

3信号检测系统的设计

3.1光信号的拾取

3.1.1背景板与光源的选择

3.1.2硅光电池的原理与性能分析

3.1.3 I/V转换电路

3.2信号放大电路的设计

3.3信号检出电路的设计

4分选控制系统的设计

4.1整体硬件设计

4.2处理器芯片及开发流程介绍

4.2.1 FPGA芯片XCS30

4.2.2 FPGA开发流程介绍

4.3数据报文滤波器设计

4.4可调延迟时间的设计与实现

4.4.1延迟时间产生的定量分析

4.4.2延时实现的原理

4.4.3延时时间的FPGA实现

4.5信号检测系统的控制

4.6气枪驱动系统的控制

4.7检测指示板的驱动

5气枪驱动系统的设计

5.1复杂可编程逻辑器件XC95108

5.2气枪驱动板硬件设计

5.3高速电磁阀驱动分析

5.3.1高速电磁阀的驱动特性

5.3.2高速电磁阀驱动电路

5.4气枪驱动板软件设计

6印制电路板(PCB)设计与系统调试

6.1印制电路板设计

6.2系统调试

6.2.1 FPGA配置程序的下载

6.2.2电路调试及结果分析

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢