DSP和CPCD在数字水准仪中的应用研究

论文摘要

数字水准仪是一种集现代电子技术、计算机软硬件技术、材料技术、精密机械加工技术和图像处理技术等于一体的高科技产品,可实现水准测量数据采集、数据处理及数据记录的全程自动化。目前世界上极少数公司垄断了数字水准仪的生产。数字水准仪未实现国产化,国内对数字水准仪的详细原理及具体实现的研究也几乎是一片空白。因此,进行数字水准仪相关技术的研究具有现实意义。首先在对国外各种数字水准仪的编码原理和解码方法进行分析研究的基础上,选取一种合适的编解码方案,然后根据数字水准仪要完成的基本功能来确定硬件资源。DSP+CPLD结构灵活,通用性好,利于模块化设计,其具有能够提高算法效率,缩短开发周期,系统易于维护和扩展等优点,非常适用于数字水准仪的设计研究。论文对DSP+CPLD系统方案的可行性进行了研究,数字水准仪整个系统设计包括硬件设计和软件设计两大模块。在系统的硬件设计中采用模块化设计,前端采用CCD图像传感器为标尺图像采集部件,人机界面采用液晶显示模块,给出了DSP与其外围各模块的硬件接口方案并进行接口设计;在软件设计部分研究了对应于各模块硬件接口的底层软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数字水准仪的应用
• 1.3 国内外研究历程及现状
• 1.4 课题研究的主要内容和所做的工作
• 第二章 数字水准仪的基本原理和特点
• 2.1 数字水准仪的基本部件
• 2.2 当前数字水准仪的编码原理及解码方法
• 2.2.1 徕卡数字水准仪的编码原理及解码方法
• 2.2.2 蔡司数字水准仪编码原理及解码方法
• 2.2.3 拓普康数字水准仪编码原理及解码方法
• 2.2.4 索佳数字水准仪编码原理及解码方法
• 2.3 数字水准仪样机硬件方案
• 第三章 数字水准仪数据采集与处理研究
• 3.1 典型数字信号处理系统的构成
• 3.2 数字水准仪信号处理技术实现方案
• 3.3 数字水准仪DSP+CPLD结构
• 3.4 数字水准仪数据采集与处理系统设计
• 3.4.1 系统初期设计
• 3.4.2 硬件设计
• 3.4.3 软件设计
• 3.4.4 系统集成
• 3.5 CPLD开发
• 3.5.1 可编程逻辑器件发展概况
• 3.5.2 CPLD开发
• 第四章 数字水准仪硬件电路设计
• 4.1 组成和工作原理
• 4.2 数据采集单元设计
• 4.2.1 选择CCD固体图像传感器的原因
• 4.2.2 固体传感器的主要参数确定
• 4.2.3 TCD1501D图像传感器简介
• 4.2.4 CCD驱动电路方法研究
• 4.2.5 CCD视频信号处理电路研究
• 4.2.6 FIFO接口电路设计
• 4.3 数据处理单元设计
• 4.3.1 电源电路
• 4.3.2 时钟电路
• 4.3.3 复位与监控电路
• 4.3.4 JTAG接口
• 4.3.5 静态数据存储器扩展
• 4.3.6 扩展的FLASH ROM和DSP接口设计
• 4.3.7 TMS320VC5402自举（Bootloader）过程
• 4.4 人机界面硬件设计
• 4.4.1 键盘接口设计
• 4.4.2 液晶显示（LCD）模块接口设计
• 4.5 通信模块硬件接口电路设计
• 4.6 CPLD技术
• 4.6.1 CPLD器件的选择
• 4.6.2 CPLD功能与编程下载电路设计
• 第五章 数字水准仪软件设计
• 5.1 DSP集成开发环境—CCS
• 5.2 系统软件的功能分析和方案设计
• 5.3 系统软件总流程
• 5.4 子程序设计
• 5.4.1 系统初始化子程序设计
• 5.4.2 监控子程序设计
• 5.4.3 标尺图像采样子程序设计
• 5.4.4 信号处理子程序设计
• 5.4.5 键盘识别子程序设计
• 5.4.6 显示子程序设计
• 5.4.7 通信子程序设计
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢