基于DSP的番茄色选机的研究设计

论文摘要

本文针对番茄酱原料中色泽不一的特点,为了分选出颜色合格的番茄,提高番茄酱的品味与质量,从总体上设计了一种新型的光电色选机:番茄色选机。本课题旨在尽可能借鉴国际先进技术和设计思路,实现高起点开发,对新型番茄色选机的研制作理论探索工作。在深入研究番茄色选机的组成及工作原理的基础上,仔细分析了控制对象(番茄)的特点,然后选取合适的控制策略,实现自动控制。本论文所设计的番茄色选机以线阵CCD作待分选番茄的光强信号接收、以FPGA控制喷气阀实现分选功能、以DSP芯片作为番茄灰度值的数据采集与色选相关的运算与必要的控制(构成光电检测系统)。本文对番茄光信号数据采集过程、控制量的算法、DSP LC549的资源配置、软硬件实现、影响番茄色选机性能的因素、系统抗干扰等诸多方面进行了较为详细的设计探讨。除此之外,作者还提出了后续设计构思,可为以后的深入研究提供借鉴。此论文的创新之处在于:(一)采用了线阵CCD作为光学系统,其优势是分辨率高,集成度高,从而大大提高了选别率;(二)采用DSP芯片作为数据处理系统,运算速度极快,满足了实时要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 色选技术在国内外的发展概况
• 1.3 番茄色选机在新疆发展的理论及现实意义
• 1.4 课题研究的内容
• 第二章 色选机概述
• 2.1 色选机的整体设计思路
• 2.2 色选机简介
• 2.2.1 工作过程简介
• 2.2.2 工艺指标
• 2.3 色选机的子系统设计思路
• 2.3.1 供料系统
• 2.3.2 光电探测系统的研究
• 2.3.3 电控系统的研制
• 2.3.4 分选系统
• 2.3.5 供电系统
• 第三章 色选信号采集及转换
• 3.1 色选原理及色选信号的影响因素分析
• 3.1.1 色选原理
• 3.1.2 影响色选精度的因素
• 3.2 信号采集的光路设计
• 3.3 信号的转换
• 3.3.1 光电信号转换
• 3.3.2 A/D 转换电路
• 3.3.3 FIFO 器件的运用
• 3.3.4 双向通信电平转换器件的运用
• 第四章 背景板、电压阈值及流量的控制模型
• 4.1 背景板角度自动控制
• 4.1.1 背景板角度控制
• 4.1.2 背景板角度的模糊控制
• 4.1.3 连续论域模糊控制器的设计
• 4.2 电压阈值的调节
• 4.2.1 输入期望值
• 4.2.2 电压阈值的调节
• 4.3 流量的计算
• 第五章 色选机控制系统的硬件设计
• 5.1 灰度值信号的采集及AD 转换
• 5.2 DSP 硬件电路设计
• 5.2.1 TMS320C54x 系列DSP 简介
• 5.2.2 灰度值采集电路与DSP 的连接
• 5.2.3 DSP 芯片、IDT72230L10 的硬件复位电路
• 5.2.4 时钟发生器与时钟控制信号
• 5.2.5 DSP 与FPGA 的连接
• 第六章 番茄色选机软件系统设计
• 6.1 番茄图像频谱分析
• 6.2 LC549DSP 软件实现
• 6.2.1 总体结构和功能实现
• 6.2.2 色选机分选系统数字信号处理算法
• 6.2.3 DSP 上电复位
• 6.2.4 LC549 资源配置
• 6.2.5 LC549 程序设计中需注意的问题
• 6.2.6 TMS320C54x DSP 开发调试工具简介
• 6.2.7 DSP 独立系统的实现
• 第七章 影响番茄色选机性能的因素分析及解决方案
• 7.1 影响番茄色选机性能的因素分析
• 7.2 解决方案
• 7.3 软件抗干扰设计
• 第八章 课题总结与展望
• 8.1 课题总结
• 8.2 前景与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢