基于CPLD/CCD的高精度小量程电子秤的研究与设计

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称重计量是人类生活中不可缺少的部分。随着现代文明和科学技术的不断进步,人们对称重计量的准确度要求越来越高。由于电子秤具有准确度高、反应灵敏、性能稳定、结构简单,环境适应性强等优点,在工商贸易、轻工食品、医药卫生等领域得到广泛应用。同时,对于某些贵重金属、有毒有害物质及药品等,由于其价格昂贵或者特殊性质,严格限制其重量非常重要。因此高精度小量程电子秤的研究就成为了解决这一问题的关键。本课题所设计的高精度小量程电子秤是基于CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)图像传感器设计的,通过CCD将待测物体的重量转变成电信号,再对该模拟信号进行处理来得到物体的重量。在硬件方面,本文选用复杂可编程逻辑器件驱动CCD芯片工作,光学系统把物体在秤盘上引起的微小位移反映到CCD上之后,通过专用CCD视频信号处理芯片对CCD的输出信号进行预处理和A/D转换,再用DSP(Digital SignalProcessor,数字信号处理器)处理数据并用LCD显示来实现称重的功能。在软件方面,根据对应的硬件单元分为CPLD(Complex Programmable LogicDevice,复杂可编程逻辑器件)驱动、数字信号处理和LCD(Liquid CrystalDisplay,液晶显示器)显示。分析了CPLD和DSP功能实现的设计方法,复杂可编程逻辑器件对CCD芯片及其视频信号处理芯片的脉冲驱动是通过VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)硬件描述语言和QuartusⅡ开发环境实现的;DSP的开发工具是CCS(Code ComposerStudio)。并设计了简要的系统软件流程图。在信号处理算法方面,由于光源在CCD上的成像有一定的尺度,所以需要确定像点的精确位置。本文对常见的几种CCD像点位置提取算法进行了比较,并设计了适用于本系统的算法。最后对实验结果进行了分析。
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