色选数据采集及传输实验平台研究
摘要
中国是个产粮大国,但由于农业机械化程度较低,大部分地区主要以人工作业为主,优质谷物产量低,造成粮食出口的困难。同时,随着国民经济的发展,人民对食品的精度要求也有所提高。若想生产高质量的精米,色选机是必不可少的设备。研制高精度、高速度的CCD(电荷藕合器件)色选机是各大色选机生产企业当前最关注的问题。
本文对色选数据采集与传输实验平台的建立进行了深入的研究。介绍了基于FPGA技术、LVDS技术、USB2.0技术和VB6.0软件的色选数据采集与传输实验平台的实现方法,详细描述了高速CCD图像信号的采集、传输、处理及显示等关键部分的原理要点、设计难点、参考电路及相关程序设计,并对该系统进行了软硬件侧试。
在硬件设计过程中,充分利用了现有芯片资源、控制逻辑来有效合理地控制FPGA及USB模块的工作时序,成功解决了高速并串转换、高速串并转换、系统同步、高速上传数据至主机等高速CCD图像信号采集与传输过程中的核心问题。
同时,本文给出了配合硬件装置使用的软件平台的设计方法。实现了色选数据在电脑中的接收、显示与保存。为下一步色选算法的研究提供了动态数据,为色选算法的验证提供了软件基础。
通过对软硬件平台的多次实验验证,证明了本平台设计方案的实用可行。为下一步色选机样机的制造提供了参考。
Every year, China cultivates large amount of grain. But it is difficult for China to export its grain goods, because its low-level of agriculture mechanisation, most parts of China still using manpower as main work force. With the developing of the economy, more and more people pay more attention to the quality of food, including grain. Color Sorters are needed in this situation. Factories are mostly concerned about how to produce next generation color sorters with high speed and high precision.
This paper is all about the Research of Experimental Platform of color sorter Data Acquisition and Transmission. It introduces the method to implement the Experimental Platform based on FPGA, LVDS, USB2.0 and VB6.0. It emphasizes on the principle outlines, design difficulties, circuits and programs. And it reports the testing results of the whole system.
The system design takes full advantage of the current IC resources to control the timings of FPGA and USB unit efficiently. And settles many core problems such as:high speed data acquisition, high speed parallel to serial conversion, high speed serial to parallel conversion, system synchronization and upload data in a very high speed.
Meanwhile, this paper gives a way to design the software, which is the counterpart of the device.Users can receive the data, save the data and show the data finally by using this software. This software can not only provide dynamic data to the research of color sorter arithmetic, but also give a platform for the validate of color sorter arithmetic.
After many times of tests, it is proved that this Experimental Platform is feasible and exercisable. It also can give some reference to the design of next generation color sorter.
本文对色选数据采集与传输实验平台的建立进行了深入的研究。介绍了基于FPGA技术、LVDS技术、USB2.0技术和VB6.0软件的色选数据采集与传输实验平台的实现方法,详细描述了高速CCD图像信号的采集、传输、处理及显示等关键部分的原理要点、设计难点、参考电路及相关程序设计,并对该系统进行了软硬件侧试。
在硬件设计过程中,充分利用了现有芯片资源、控制逻辑来有效合理地控制FPGA及USB模块的工作时序,成功解决了高速并串转换、高速串并转换、系统同步、高速上传数据至主机等高速CCD图像信号采集与传输过程中的核心问题。
同时,本文给出了配合硬件装置使用的软件平台的设计方法。实现了色选数据在电脑中的接收、显示与保存。为下一步色选算法的研究提供了动态数据,为色选算法的验证提供了软件基础。
通过对软硬件平台的多次实验验证,证明了本平台设计方案的实用可行。为下一步色选机样机的制造提供了参考。
Every year, China cultivates large amount of grain. But it is difficult for China to export its grain goods, because its low-level of agriculture mechanisation, most parts of China still using manpower as main work force. With the developing of the economy, more and more people pay more attention to the quality of food, including grain. Color Sorters are needed in this situation. Factories are mostly concerned about how to produce next generation color sorters with high speed and high precision.
This paper is all about the Research of Experimental Platform of color sorter Data Acquisition and Transmission. It introduces the method to implement the Experimental Platform based on FPGA, LVDS, USB2.0 and VB6.0. It emphasizes on the principle outlines, design difficulties, circuits and programs. And it reports the testing results of the whole system.
The system design takes full advantage of the current IC resources to control the timings of FPGA and USB unit efficiently. And settles many core problems such as:high speed data acquisition, high speed parallel to serial conversion, high speed serial to parallel conversion, system synchronization and upload data in a very high speed.
Meanwhile, this paper gives a way to design the software, which is the counterpart of the device.Users can receive the data, save the data and show the data finally by using this software. This software can not only provide dynamic data to the research of color sorter arithmetic, but also give a platform for the validate of color sorter arithmetic.
After many times of tests, it is proved that this Experimental Platform is feasible and exercisable. It also can give some reference to the design of next generation color sorter.
引文
[1]2006年农业发展状况.农业部,2007年10月1-2页
[2]谷物加工企业经营调查及财务分析报告.中国商情网,2007年
[3]崔晓丽.大米色选机生产状况.粮油加工与食品机械,2006年第3期14-16页
[4]黄勇,李江波,王一兵等.光电色选机介绍.现代农业装备,2007年第10期60-61页
[5]瑞士布勒集团中国代表处网站.http://www.buhlergroup.cn/
[6]美国德尔塔科技公司中国代表处网站.http://www.chaqy.cn/1/127/197.htm
[7]韩国ATS贸易株式会社中国代表处网站.http://www.atscn.com
[8]佐竹机械(苏州)有限公司网站http://www.satake-suzhou.com.cn
[9]樊建飞.核工牌MMS-24A型色选机.四川粮油科技,1998年第1期24页
[10]林茂先.我国色选机自主创新产业化进程及发展趋势.农产品加工,2008年第02期38-39页
[11]乔玉剑.色选机的操作维护及在大米加工工艺中的合理布置.粮食与饲料工业,2004年第5期
[12]池志忠.色选机在精米加工工艺中的应用.粮食与饲料工业,1997年第10期9-10页
[13]王忠.我国谷物色选机应用技术现状及发展趋势.农机化研究,2006年第4期23-25页
[14]王庆有.CCD应用技术.天津大学出版社,2000年11月
[15]王学友,郭清.CCD应用技术选编.天津工业出版社,2003年
[16]DALSA Inc.IL-P1-4096 Image Sensors.IL-P1-4096 data sheet,2000,1-14P
[17]邵雷,施国梁.高速线阵CCD IL-P1-4096的原理和应用.国外电子元器 件,2005年7月:52-55页
[18]苏波,王纪龙,王云才等.线阵CCD驱动电路的研究.山西师范大学学报(自然科学版),2002,16(1):13-18页
[19]高永红,马光胜.用VHDL语言实现基于布尔过程的组合电路的设计.应用科技,2002,29(10):32-35页
[20]杨恒.FPGA/CPLD最新实用技术指南.清华大学出版社,2005年
[21]杨恒,卢飞成.FPGA/VHDL快速工程实践入门与提高.北京航空航天大学出版社,2003年
[22]LatticeECP2/M Family Handbook Version 02.8,April 2007
[23]LatticeECP2/M Technical notes 1102_system IO Usage Guide
[24]ispLEVER培训教程(FPGA)一基于新的莱迪思FPGA的设计流程.上海莱迪思半导体公司市场部,2005年11月:2-3页
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[26]李淑华.VB程序设计及应用.高等教育出版社,2004年
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[28]王仲文,薛荣华,巴雪静等.精通串行通信.j匕京:电子工业出版社1997年
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[34]LatticeECP2/M Technical notes 1103_PLL/DLL Design and Usage Guide
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[58]郭忠文,王芳,焦润海等.一种利用VB实现串口的一对多快速通信的算法.南京大学学报,第八界全国青年计算机学术会议专刊,2000,(10),487-493页
[2]谷物加工企业经营调查及财务分析报告.中国商情网,2007年
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[58]郭忠文,王芳,焦润海等.一种利用VB实现串口的一对多快速通信的算法.南京大学学报,第八界全国青年计算机学术会议专刊,2000,(10),487-493页