纸币清分机图像采集及处理系统硬件平台的设计

论文摘要

纸币清分自动化是银行纸币清分业务发展的必然趋势。纸币清分机是一种光、机、电一体化的高端金融机具,其主要功能是对纸币进行面值、面向、新旧、残缺等识别,以挑选适合ATM和流通的纸币,使繁琐的清分工作变得简易、卫生、快捷和可靠。随着数字图像处理技术的飞速发展以及高性能数字信号处理器的出现,基于数字信号处理的方法在清分机中得到广泛应用,使清分机朝着小型高速的方向发展。本文首先介绍了目前国内外纸币清分机的发展状况,针对当前纸币清分机运算能力低、机械结构复杂以及体积庞大等缺点,设计了一套以接触式图像传感器和数字信号处理器为基础的纸币图像采集及处理系统。本文以硬件平台的构建为主,包括CIS传感器驱动、传感器输出信号调理、A/D转换、A/D输出信号电平转换、走纸机构、DSP最小系统、DSP系统外围扩展、CPLD逻辑控制器、JATG调试端口、电源管理、USB通信等模块的设计,并对重要器件的选型及使用注意事项作了深入分析。软件方面,主要完成DSP系统底层软件设计,包括初始化软件、A/D及USB模块软件。此外,还研究了系统的程序加载过程,编写了适合本系统的FLASH烧写程序及自举加载程序。本文的技术创新点有:采用TI公司的TMS320VC5509 DSP芯片,利用该芯片强大的数据处理能力以及丰富的片上外设完成纸币图像处理算法的各项任务;通过DSP的外部存储器接口连接SDRAM,扩充了外部存储器空间,保证了纸币识别需要的大存储容量要求。实验表明,在保证识别率和稳定性的情况下,能够满足系统实时性要求,具有良好的工程应用价值。最后,提出了未来的工作方向和改进意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 纸币清分机研究现状
• 1.3 纸币清分机相关技术简介
• 1.4 论文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 系统总体方案
• 2.1 引言
• 2.2 系统硬件原理框图及工作流程
• 2.3 系统主要部件的功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像采集电路设计
• 3.1 引言
• 3.2 图像传感器的选择
• 3.3 CIS 结构和工作原理
• 3.4 CIS 驱动时序设计
• 3.4.1 CPLD 技术概述
• 3.4.2 CPLD 器件的选择
• 3.4.3 CIS 驱动时序设计
• 3.5 CIS 输出信号调理电路设计
• 3.6 A/D 转换电路设计
• 3.6.1 A/D 转换器的选型
• 3.6.2 TLC5540 概述及工作原理
• 3.6.3 A/D 输出电平转换电路设计
• 3.7 走纸机构介绍
• 3.8 本章小结
• 第四章 图像处理电路设计
• 4.1 引言
• 4.2 DSP 概述
• 4.2.1 DSP 芯片特点
• 4.2.2 DSP 系统开发流程
• 4.2.3 DSP 芯片选型
• 4.3 TMS320VC5509 介绍
• 4.3.1 TMS320VC5509 体系结构
• 4.3.2 TMS320VC5509 片内外设
• 4.4 TMS320VC5509 最小系统设计
• 4.4.1 电源电路设计
• 4.4.2 时钟电路设计
• 4.4.3 复位电路设计
• 4.4.4 JTAG 电路设计
• 4.5 外扩存储器电路设计
• 4.5.1 DSP 与SDRAM 接口
• 4.5.2 DSP 与FLASH 接口
• 4.6 DSP 与PC 通信电路设计
• 4.6.1 USB 接口介绍
• 4.6.2 DSP 和PC 之间的数据传输
• 4.7 PCB 设计及硬件调试
• 4.7.1 PCB 设计
• 4.7.2 硬件调试
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 引言
• 5.2 系统软件总体框架及说明
• 5.3 DSP 系统软件设计
• 5.3.1 初始化软件设计
• 5.3.2 A/D 模块软件设计
• 5.3.3 USB 模块软件设计
• 5.4 BOOTLOADER 程序设计
• 5.4.1 BootLoader 概念
• 5.4.2 Boot 方式选择
• 5.4.3 BootLoader 实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文主要工作总结
• 6.2 改进与提高
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文
• 附录1 系统PCB 图
• 附录2 实验实物图