数字水准仪条码识别系统研究

摘要

数字水准仪是集光学、电子、编码技术、图像处理、计算机技术于一体的当代先进的水准测量仪器。它凭借其速度快、精度高、操作简单等优点很快得到了广大用户的认可，并被应用于高精度水准测量、工业测量、变形测量等多种领域。但国内在数字水准仪方面的研究还处于探索阶段，因此开发国产数字水准仪是一个迫切而具有深远意义的课题。 本文首先对国外各种数字水准仪的工作原理、读数原理和编码结构进行了分析和研究。在此基础上，作者提出了自己的设计方案。该方案采用了传统光学水准仪的光学机械部分，硬件电路的设计方案由作者独立完成。本文根据设计方案对系统的主要元器件进行了选型，并最终实现了硬件电路。最后还给出了系统的软件总体设计方案和各子程序的设计方案，其中重点介绍了数据处理模块的实现和相关算法的研究。在数据处理过程中，先后对采集到的数字图象进行了滤波和边缘检测，并介绍了相关的滤波和边缘检测算法，最后还给出了条码识别的方法。 在设计的数字水准仪系统中，主控芯片采用TMS320VC5509 DSP，前端采集部件采用了TCD1206SUP线阵CCD作为图像传感器。CCD扫描标尺条码输出的视频信号经过一个二阶有源低通滤波电路进行滤波后，被高速串行A/D转换器AD7322采集并转换成数字信号，然后将数字信号送进DSP。系统对采集的条码进行数字图像处理，即滤波、边缘检测，从而进行条码识别，最后根据条码编码原理进行解码，得出最终的测量结果。系统扩展了SDRAM、FLASH、SD卡等作为存储器，并设计了USB接口模块进行数据存储和与PC机通信。另外，系统还设计了键盘和液晶显示器作为人机交互接口。 通过对所设计的系统进行软硬件测试，证明了系统软硬件设计思想是正确的。本文的工作为下一步对系统的产品化作了有意义的探索并打下了良好的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2水准测量概述

1.2.1水准测量原理

1.2.2水准测量仪器

1.3国内外数字水准仪的发展现状

1.3.1国外数字水准仪的发展现状

1.3.2国外现有数字水准仪的读数原理

1.3.3国内数字水准仪的发展现状

1.4课题研究的目的和意义

1.5课题研究的主要内容

2系统工作原理和总体方案设计

2.1系统工作原理

2.2标尺条码的编码设计

2.3系统总体结构

2.4系统样机硬件设计方案

3系统硬件电路设计

3.1数据采集单元

3.1.1线阵CCD图像传感器

3.1.2低通滤波电路

3.1.3 A/D转换电路

3.2 DSP数据处理单元

3.2.1时钟电路

3.2.2存储器扩展

3.2.3 JTAG接口

3.2.4复位电路

3.2.5自举启动

3.3人机接口单元

3.3.1键盘接口

3.3.2液晶显示屏接口

3.4其他功能单元

3.4.1供电电源

3.4.2系统电平转换电路

3.4.3 CCD光积分时间控制

4系统印制电路板制作

4.1 印刷电路板电磁兼容

4.2 印制电路板布局走线

5系统软件设计

5.1软件总体设计方案

5.2子程序设计

5.2.1系统初始化

5.2.2键盘动作识别

5.2.3光积分时间控制

5.2.4数据采集

5.2.5数据处理

5.2.6数据存储

5.2.7数据显示

5.3实验结果

6结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

附录