基于DSP的光电图象采集与处理系统的设计

论文摘要

随着市场上纸币流通量的增大,残缺破旧的纸币也随之增多,对这些破旧纸币的挑剔和回收是个相当繁琐的工作,不适合依靠繁重的手工劳动进行。纸币清分自动化是银行纸币清分业务发展的必然趋势。纸币清分机是一种能够识别纸币的编号、面额、新旧、残缺等特性,满足新旧纸币自动清分的仪器,是运用于金融行业的光、机、电一体化的高端设备。利用它可以使纸币清分工作由机械化、自动化代替繁琐的手工劳动。所以,成本低、性能高的纸币清分机,有着很大的研究价值和应用价值。本文所设计的基于DSP的光电图象采集与处理系统正是运用于纸币清分机。本文首先介绍了课题研究的背景和意义,介绍了国内外纸币清分机的发展历史和现状,并介绍了纸币清分机的相关技术。针对当前纸币清分机的不足,设计了一套以数字信号处理器DM642为中央处理器,以接触式图像传感器为图像采集工具,以现场可编程门阵列FPGA为逻辑控制器件的光电图像采集与处理系统。本文的主要工作是给纸币清分机算法的运行搭建硬件平台,设计了整个系统的原理图,包括DSP最小系统和外围电路的设计,CIS传感器电路和A/D转换器电路的设计,FPGA电路设计以及整个电路的PCB设计与调试。软件方面,主要完成了FPGA内部逻辑控制程序的编写,DSP底层软件编写和自举加载程序编写。FPGA程序包括控制CIS,控制A/D,采集、缓存、传输图像信号。DSP程序包括控制SDRAM,控制FLASH,控制MCBSP等。最后,将采集到的纸币图像信号传入DSP内部,通过图像二值化算法的运行验证了整个硬件平台的正确性。实验表明,本文所设计的光电图象采集与处理系统能够给纸币图像的处理工作提供一个稳定可靠的硬件平台,具有较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 课题研究现状
• 1.3 课题相关技术简介
• 1.3.1 清分机硬件技术
• 1.3.2 纸币识别技术
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 系统总体方案
• 2.1 引言
• 2.2 原理框图及系统的工作流程
• 2.3 主要模块的功能
• 2.4 本章小结
• 第三章 图像采集电路
• 3.1 引言
• 3.2 CIS 采集技术
• 3.2.1 图像传感器的选择
• 3.2.2 CIS 结构和工作原理
• 3.3 A/D 转换电路设计
• 3.3.1 A/D 转换器的选型
• 3.3.2 AD9822 介绍
• 3.3.3 A/D 电路设计
• 3.4 FPGA 电路设计
• 3.4.1 FPGA 介绍
• 3.4.2 FPGA 开发流程
• 3.4.3 Spartan-3A 系列 FPGA 介绍
• 3.4.4 FPGA 配置电路
• 3.4.5 FPGA 供电电路
• 3.5 FPGA 程序设计
• 3.5.1 系统时钟模块
• 3.5.2 CIS 控制模块
• 3.5.3 配置AD 寄存器模块
• 3.5.4 AD 控制模块
• 3.5.5 图像数据缓存模块
• 3.5.6 对HPI 口的控制模块
• 3.6 本章小结
• 第四章 图像处理电路
• 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 CSL 介绍
• 4.2.4 DSP 芯片选型
• 4.3 TMS320DM642 介绍
• 4.3.1 CPU 单元
• 4.3.2 内部存储器
• 4.3.3 片内外设
• 4.4 DSP 电路设计
• 4.4.1 电源电路
• 4.4.2 时钟电路
• 4.4.3 JTAG 电路
• 4.4.4 复位电路
• 4.4.5 SDRAM 接口电路
• 4.4.6 FLASH 接口电路
• 4.4.7 HPI 接口设计
• 4.4.8 MCBSP 接口电路
• 4.5 引导模式选择
• 4.6 Bootloader 程序设计
• 4.7 FLASH 的烧写
• 4.8 本章小结
• 第五章 PCB 设计调试与实验验证
• 5.1 引言
• 5.2 PCB 设计
• 5.2.1 PCB 布局
• 5.2.2 PCB 布线
• 5.2.3 PCB 电源和地线分配的设计
• 5.3 PCB 调试
• 5.3.1 PCB 调试过程
• 5.3.2 SDRAM 的测试
• 5.3.3 MCBSP 调试
• 5.3.4 HPI 调试
• 5.4 硬件平台的验证
• 5.4.1 图像二值化算法简介
• 5.4.2 实验验证
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 PCB 实物图
• 攻硕期间所取得的成果