连续喷墨式喷码机的设计

论文摘要

当今飞速发展的人类工业,对作为工业流水线上不可缺少的配套标识设备——喷码机也提出了更加高速、稳定、美观等多方面的要求。本文研究并设计了基于ARM+FPGA的连续喷墨式喷码机。该设计突破了传统的喷码机设计方案,在喷印质量、易操作性等多方面已全面超越目前市面上的传统喷码机。论文首先讨论了连续喷墨式喷码机的工作原理,在对此原理深入研究后提出了一套可行的总体系统设计方案。根据喷码机系统总体设计方案,提出了一种结合ARM丰富外设扩展能力的和FPGA的高速数据处理能力ARM9+FPGA的中央处理器架构,并研制出基于这种硬件架构的连续喷墨式喷码机实验样机。论文对喷码机控制系统的硬件、软件设计进行了详细的描述。硬件部分的设计根据喷码机系统硬件电路整体设计框图详细设计了包括程序存存储模块、数据存储模块、CPU电源模块、协处理器配置模块、字符产生模块、控制模块的详细电路设计。软件部分的设计主要包括协处理器FPGA驱动程序的设计、喷印数据处理算法模块的设计。本设计中ARM9处理器主处理器在喷码机控制系统中配合带触摸屏的LCD显示屏构建良好的人机交互环境,为用户提供便捷的参数设置、编辑喷印信息内容,读取历史喷印信息,以及对喷码机控制系统的工作状态进行实时监控,并将监控结果及时反馈给用户。协处理器FPGA接收上位机发送的喷印数据及设置的喷印参数,根据喷码机控制系统的传感器,实现对高速DAC0800的实时控制,产生喷印墨滴需要的精准充电,对TLC7225的控制实现对墨泵电机转速、直流高压控制、晶振驱动杆的控制。测试表明该ARM+FPGA系统的各功能模块及整机可正常工作,FPGA协处理器以125K的处理频率完成喷印数据的处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 喷码机的研究背景
• 1.2 喷码机相关技术
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 喷码机系统总体设计
• 2.1 喷码机工作原理
• 2.1.1 墨滴的产生
• 2.1.2 墨滴的充电
• 2.1.3 墨滴的带电量检测
• 2.1.4 墨滴在高压偏转场的运动
• 2.2 喷码机系统的整体构架
• 2.2.1 中央处理器
• 2.2.2 CPU电源模块
• 2.2.3 程序存储模块
• 2.2.4 数据存储模块
• 2.2.5 人机交互模块
• 2.2.6 供墨系统模块
• 2.2.7 字符产生模块
• 2.2.8 控制模块
• 2.3 本设计的性能指标
• 第3章 喷码机系统硬件电路设计
• 3.1 喷码机系统硬件电路整体设计
• 3.2 程序存储模块电路设计
• 3.3 数据存储模块电路设计
• 3.4 CPU电源模块电路设计
• 3.5 协处理器FPGA配置电路设计
• 3.6 字符产生模块电路设计
• 3.6.1 充电电压产生模块
• 3.6.2 直流高压产生模块
• 3.7 控制模块电路设计
• 第4章 喷码机系统软件设计
• 4.1 FPGA的驱动程序设计
• 4.1.1 设备驱动程序的开发流程
• 4.1.2 FPGA的驱动程序设计
• 4.2 喷印数据处理算法的设计
• 4.2.1 字库模块设计
• 4.2.2 字符点阵的提取
• 4.2.3 喷印数据处理算法
• 4.2.4 喷印数据处理算法的改进
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文