基于低维量子结构光电传感器的灰度显示系统

论文摘要

光电传感器经过多年发展,其应用已经渗入到人类生活的各个环节。随着工业技术的不断发展人们对其提出了更高的要求,一方面,相应的成像系统在驱动电路、采集与传输速度、接口的人性化方面存在不足,另一方面,近年来,随着电子技术和计算机技术的快速发展,相关系统也逐渐向微型化、智能化的方向发展。本课题通过深入研究成像系统的结构和相关原理,基于本课题组中其他成员设计的低维量子结构光电传感器,结合stm32微控制系统以及PC机,设计了一个灰度显示系统,并通过USB2.0总线进行数据传输,实现了光电传感器的灰度实时显示。整个系统分为两大部分：下位机数据采集传输部分,上位机数据显示部分。在下位机部分,主要采用基于Cortex-m3内核的stm32芯片来完成：包括利用单片机IO模拟的方式产生光电传感器的驱动时序、利用片内高速ad完成信号采样、利用片内USB与上位机交互；上位机软件部分采用DriverStudio+ddk的方式编写了USB设备驱动,并使用mfc技术编写应用程序软件,该软件能实时接收和显示采集到的数据。经过实际测试表明,系统工作正常稳定,各功能模块达到预定要求。本论文的创新点如下：1.系统整体设计部分：通过使用最新的基于arm Cortex-m3内核的单片机以及采用新颖的中断事件驱动程序结构等,把时序驱动模块、ad采样模块以及USB传输模块都在单片机片内实现,这样能够节省系统成本,并且由于各模块都在片内,因此各模块互相之间的通信可通过系统内部总线,速度及灵活性得以提高。2.USB传输显示部分：针对该光电传感器芯片的特性,设计了USB传输显示部分,方案中使用了USB作为传输协议,传输速度最高能达到12m／s。该方案灵活,调整方便,当该光电传感器芯片接下去往大阵列发展时,仅需非常小的调整。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 第二章 系统总体设计方案
• 2.1 系统总体设计要求
• 2.2 下位机数据采集传输方案
• 2.3 上位机显示方案
• 2.4 本章总结
• 第三章 系统下位机固件程序设计
• 3.1 固件程序开发环境搭建
• 3.2 stm32下位机固件主程序框架规划
• 3.3 stm32各主要组件原理及其初始化设置
• 3.3.1 系统时钟原理及其初始化设置
• 3.3.2 系统IO原理及其初始化设置
• 3.3.3 系统中断原理及其初始化设置
• 3.3.4 系统片内AD原理及其初始化设置
• 3.3.5 系统片内DMA原理及其初始化设置
• 3.3.6 系统定时器原理及其初始化设置
• 3.4 驱动时序模块固件设计
• 3.5 采样模块固件设计
• 3.6 USB传输模块固件设计
• 3.6.1 描述符固件程序设计
• 3.6.2 USB设备中断处理固件程序设计
• 3.6.3 USB设备发送与接受固件程序设计
• 3.7 本章总结
• 第四章 系统上位机程序设计
• 4.1 上位机USB设备驱动编写
• 4.1.1 USB驱动开发标准模型
• 4.1.2 USB驱动开发环境搭建
• 4.1.3 USB驱动程序的编写及安装
• 4.2 上位机应用程序编写
• 4.2.1 上位机读写USB设备程序设计
• 4.2.2 上位机显示程序设计
• 4.3 本章总结
• 第五章 系统测试
• 第六章 总结与展望
• 硕士期间成果发表
• 参考文献
• 后记