本文關(guān)鍵詞：基于DSP的色選機控制系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：色選機是用于對農(nóng)產(chǎn)品中異色物料進行分選的現(xiàn)代化農(nóng)產(chǎn)品加工裝備。本文針對現(xiàn)有色選機控制系統(tǒng)圖像處理能力不強,擴展性不足,調(diào)試能力差的特點設(shè)計了一種基于DSP的色選機控制系統(tǒng)。論文首先通過對色選機控制系統(tǒng)的分析,進行了總體設(shè)計,將控制系統(tǒng)分為圖像采集、調(diào)試、分選執(zhí)行以及圖像處理四個子系統(tǒng)。其中,圖像采集子系統(tǒng)實現(xiàn)圖像采集與傳輸,調(diào)試子系統(tǒng)實現(xiàn)預(yù)選測試與參數(shù)設(shè)置,分選執(zhí)行子系統(tǒng)實現(xiàn)分選執(zhí)行,圖像處理子系統(tǒng)實現(xiàn)圖像處理。然后在完成系統(tǒng)分析后,針對圖像處理系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)之間的圖像傳輸?shù)男枨?設(shè)計了XINTF與FIFO的接口;針對圖像處理系統(tǒng)與調(diào)試系統(tǒng)需要進行大量的圖像數(shù)據(jù)傳輸以及CAN傳輸速率快、多節(jié)點擴展性強的特點,設(shè)計了CAN總線接口;針對圖像處理系統(tǒng)與分選執(zhí)行系統(tǒng)分選指令的傳輸,設(shè)計了RS485硬件接口。采用圖像分割、閾值劃分、分塊識別的方式,簡化了圖像處理復(fù)雜程度,設(shè)計了閾值可調(diào)、通道可選的靈活多變的色閾值匹配算法,提高圖像處理速度,并將圖像處理算法在DSP上進行了實現(xiàn)。在CANOpen協(xié)議的基礎(chǔ)上,通過對仲裁域、數(shù)據(jù)域功能的重定義,設(shè)計了滿足調(diào)試過程中圖像傳輸、分選參數(shù)傳輸?shù)腃AN總線通信協(xié)議;在ModBus協(xié)議的基礎(chǔ)上,設(shè)計了可進行分選指令交互的RS485通信協(xié)議,并應(yīng)用DMA的方式實現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)的讀取。最后通過DMA圖像數(shù)據(jù)驗證仿真試驗,驗證了圖像數(shù)據(jù)讀取的準確性,并對圖像傳輸、圖像處理、分選執(zhí)行過程中時間進行了計算驗證了DSP的流水線操作的可行性,利用示例圖片對圖像處理算法的靈敏度、處理的準確性進行簡單驗證,并測試系統(tǒng)的處理速度以及處理準確性。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)采用DSP作為處理芯片,大大提高了系統(tǒng)的圖像處理能力,系統(tǒng)增加調(diào)試模塊,提高了系統(tǒng)的調(diào)試能力,設(shè)計了靈活可變的算法,提高了系統(tǒng)的擴展性。通過試驗驗證,系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)讀取準確性,數(shù)據(jù)處理的準確性能夠得到保證,且系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,可滿足色選機圖像識別的基本要求。
【關(guān)鍵詞】：色選機 DSP 圖像處理 算法 CAN協(xié)議 DMA
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S226.5;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外色選機發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.3 課題研究意義12
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容12-14
• 第2章 色選機原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計14-21
• 2.1 色選機工作原理14-16
• 2.1.1 工作原理14
• 2.1.2 技術(shù)要求14-15
• 2.1.3 色選機結(jié)構(gòu)特點15-16
• 2.2 色選機控制系統(tǒng)總體方案16-18
• 2.2.1 色選機控制系統(tǒng)性能參數(shù)16
• 2.2.2 色選機控制系統(tǒng)總體方案16-18
• 2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計18-20
• 2.3.1 圖像處理系統(tǒng)18-20
• 2.3.2 圖像采集系統(tǒng)20
• 2.3.3 分選執(zhí)行系統(tǒng)20
• 2.3.4 調(diào)試系統(tǒng)20
• 2.4 本章小節(jié)20-21
• 第3章 色選機圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計21-28
• 3.1 DSP器件選擇及芯片介紹21-22
• 3.1.1 DSP芯片選型21
• 3.1.2 TMS320F28335浮點DSP簡介21-22
• 3.2 圖像采集接口設(shè)計22-25
• 3.2.1 XINTF總線22
• 3.2.2 DMA控制器22-23
• 3.2.3 FIFO存儲器23-24
• 3.2.4 XINTF與FIFO接口設(shè)計24-25
• 3.3 RS485硬件電路執(zhí)行25-26
• 3.3.1 RS48525
• 3.3.2 RS485通訊接口設(shè)計25-26
• 3.4 CAN總線硬件電路設(shè)計26-27
• 3.4.1 CAN總線26
• 3.4.2 CAN總線接口設(shè)計26-27
• 3.5 本章小節(jié)27-28
• 第4章 色選機圖像處理系統(tǒng)軟件設(shè)計28-41
• 4.1 軟件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計28
• 4.2 圖像處理算法設(shè)計28-35
• 4.2.1 圖像預(yù)處理28-30
• 4.2.2 閾值匹配算法30-33
• 4.2.3 圖像處理算法軟件實現(xiàn)33-35
• 4.3 CAN總線應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計及實現(xiàn)35-38
• 4.3.1 CAN的數(shù)據(jù)傳輸格式35
• 4.3.2 CAN總線應(yīng)用層協(xié)議設(shè)計35-37
• 4.3.3 CAN模塊寄存器配置37-38
• 4.4 RS485通訊協(xié)議設(shè)計38-40
• 4.4.1 modbus通訊協(xié)議38-39
• 4.4.2 協(xié)議設(shè)計及實現(xiàn)39-40
• 4.5 DMA傳輸與數(shù)據(jù)存儲40
• 4.5.1 圖像數(shù)據(jù)存儲40
• 4.5.2 DMA編程實現(xiàn)40
• 4.6 本章小節(jié)40-41
• 第5章 仿真與調(diào)試41-47
• 5.1 Code Composer Studio 5.541-44
• 5.1.1 CCS 5.5 代碼生成工具41-43
• 5.1.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)DSP/BIOS43
• 5.1.3 DMA 數(shù)據(jù)讀取仿真43-44
• 5.2 數(shù)據(jù)讀取的流水線分析44-45
• 5.3 圖像處理算法調(diào)試45-46
• 5.4 本章小節(jié)46-47
• 第6章 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻49-53
• 致謝53-54
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果54

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