在线纸病检测系统协调控制器的研究

摘要

本课题来源于实际工程需要,研究用于基于机器视觉的在线纸病检测系统的协调控制器。通过对造纸行业现场的考察,以及在线纸病检测系统的理论知识与实验的研究,设计并通过实验测试了基于机器视觉的在线纸病检测系统模拟实验平台。在线纸病检测系统模拟实验平台包括纸辊设备、协调控制器、开关量控制器、高精度 CCD相机若干、图像处理系统、管理服务器。协调控制器分别与纸辊设备、开关量控制器、若干相机、管理服务器相连接,CCD相机与图像处理系统连接,图像处理系统与管理服务器连接。协调控制器包括信号处理和转换模块、数据接收发送模块、LED控制模块、数据接收发送模块、开关量控制模块、LVDS信号输出控制模块、LVDS接口、CAN总线接口。协调控制器的设计能够减轻CPU负担,提高纸病检测效率,集成性高,减少布线,降低成本,提高控制器的开发效率,改善工作环境,减轻工作人员的工作量。
　　协调控制器采用具有半定制属性的FPGA芯片实现各种复杂的节点控制和数据转换。FPGA能够缩短研发周期,加速产品生产。随着FPGA技术的发展,其逻辑单元密度越来越高,封装尺寸越来越小,占用的PCB板面积也越来越小,可以有效地降低研发和生产成本。
　　论文的重点是在 FPGA芯片上实现各个功能模块以及相互之间的数据转换与通信。首先,了解LVDS、CAN总线的发展历程和特点,分析总结LVDS、CAN总线及其接口的理论知识和应用,并用硬件描述语言在FPGA上实现各个模块的功能设计。论文的最后总结了课题研究成果以及不足之处,为以后的后续工作指明了方向。

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中文摘要

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第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题的目的及意义

1．3 论文主要研究内容及结构安排

第2章 基于机器视觉的在线纸病检测系统

2.1 纸病的定义及分类

2.2 基于机器视觉的在线纸病检测系统的基本原理

2.3 基于机器视觉的在线纸病检测系统结构

第3章 基于FPGA的协调控制器设计

3.1 FPGA的发展历程及其特点

3.2 FPGA开发流程及工具

3.3 硬件描述语言简介

3.4 协调控制器在纸病检测系统中的应用

3.5 协调控制器的模块化设计

第4章 基于FPGA的CAN总线接口设计

4.1 CAN 总线简介

4.2 CAN 总线通信接口的设计

第5章 协调控制器的LVDS接口设计

5.1 基于FPGA的LVDS接口设计

5.2 主要芯片工作原理简介

.5.3 系统电源电路

5.4 FPGA时钟电路

5.5 FPGA配置电路

5.6 CY7C68013启动配置电路

5.7 CY7C68013时钟，USB插口，复位电路

5.8 串行器 DS92LV1023 连接电路

5.9 解串器DS92LV1224连接电路

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

在学期间主要科研成果