基于fpga的調(diào)焦電路設(shè)計(jì)

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1、西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文目錄摘要3ABSTARCT4第一章緒論51.1課題背景和意義51.2概述61.3國(guó)外研究現(xiàn)狀71.4國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀81.5本論文的主要研究?jī)?nèi)容9第二章調(diào)焦理論簡(jiǎn)介及電磁兼容原理介紹92.1調(diào)教理論92.1.1測(cè)距法實(shí)現(xiàn)102.1.2聚焦檢測(cè)法112.1.3基于灰度熵值法的自動(dòng)調(diào)焦算法122.1.4聚焦檢測(cè)閾值判斷法132.2電磁兼容原理簡(jiǎn)介132.3電磁兼容技術(shù)在PCB中的應(yīng)用132.5本章小結(jié)15第三章調(diào)焦電路的硬件設(shè)計(jì)163.1總體方案163.2器材簡(jiǎn)介173.2.1芯片介紹

2、173.3本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介。183.1.1上拉電阻存在的理由193.4電路設(shè)計(jì)203.4.1FPGA電路設(shè)計(jì)203.4.2串口電路213.4.3穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)223.5電機(jī)控制理論233.5.1L297芯片233.5.2L297各引腳功能說明233.5.3L297驅(qū)動(dòng)相序的產(chǎn)生243.5.4L298N功能簡(jiǎn)介253.5.5L298N工作方式263.6電路的PCB設(shè)計(jì)273.6本章小結(jié)28第四章串口通信程序設(shè)計(jì)294.1編程環(huán)境294.1.1硬件語言VerilogHDL特點(diǎn)2941西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文4.1

3、.2VerilogHDL的設(shè)計(jì)流程304.2編譯環(huán)境的設(shè)計(jì)特點(diǎn)314.3Quartus開發(fā)設(shè)計(jì)流程324.4串口通信設(shè)計(jì)思路324.5串口通信部分代碼33第五章電路的調(diào)試與系統(tǒng)分析355.１　系統(tǒng)仿真結(jié)果355.２　系統(tǒng)調(diào)試過程355.2.1　調(diào)試過程簡(jiǎn)介355.2.2調(diào)試過程的收獲和感觸365.3實(shí)驗(yàn)調(diào)試工作圖示365.3.1電裝工作臺(tái)365.3.2電調(diào)實(shí)驗(yàn)室和設(shè)備375.3.3實(shí)物電路板375.4展望與總結(jié)38致謝39參考文獻(xiàn)4041西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文摘要隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展以及現(xiàn)代光

4、學(xué)儀器設(shè)備在智能化、簡(jiǎn)便化方面的突破，令數(shù)字光學(xué)設(shè)備迅速普及。數(shù)字信號(hào)處理理論的成熟與發(fā)展使得基于數(shù)字信號(hào)處理方式的自動(dòng)調(diào)焦成為可能。本設(shè)計(jì)使用FPGA作為數(shù)字信號(hào)處理與系統(tǒng)控制的核心器件。由計(jì)算機(jī)經(jīng)過USB轉(zhuǎn)串口連接向FPGA輸入數(shù)字圖像信號(hào)的灰度值與標(biāo)準(zhǔn)灰度值得差，由FPGA分析并向L297發(fā)送控制信息，并有l(wèi)298n芯片對(duì)電流進(jìn)行放大，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向以及轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)對(duì)焦、系統(tǒng)硬件部分以FPGA為核心，搭載JTAG串口輸入及MAX3232數(shù)據(jù)傳輸芯片。FPGA由REG1117-5V芯片實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。還有L2

5、97和L298N等組合電機(jī)控制芯片，聯(lián)合對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。由于L298N是控制電機(jī)的模擬芯片，其供電與其他芯片分開，本設(shè)計(jì)模擬與數(shù)字供電分開，并用0歐姆電阻連接實(shí)現(xiàn)共地。軟件部分使用VerilogHDL語言對(duì)FPGA進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其上電復(fù)位和對(duì)輸入控制信號(hào)的反應(yīng)，并根據(jù)對(duì)圖像灰度值的分析，向L297發(fā)送指令，控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)焦。41西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文關(guān)鍵詞：FPGA，串口通信，步進(jìn)電機(jī)控制ABSTARCTThedigitalopticalequipmentsbeco

6、mepopular,withthedevelopmentofvery-large-scaleintegratedcircuitsandthemajorbreakthroughofthemodernopticalequipmentsinintelligentizationandsimplificprocess.Theautomaticfocusingwhichbasedondigitalsignalprocessingcanberealized.41西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第一章緒論1.1課題背景和意義

7、自動(dòng)調(diào)焦，又稱為自動(dòng)對(duì)焦、自動(dòng)聚焦。其技術(shù)在照相器材(數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)碼照相機(jī))、醫(yī)學(xué)儀器(顯微鏡、內(nèi)窺鏡)、軍用觀測(cè)設(shè)備(彈跡跟蹤設(shè)備，高空偵察機(jī))以及各種基于機(jī)器視覺的智能系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。早期的自動(dòng)調(diào)焦系統(tǒng)使用的是基于鏡頭與被攝目標(biāo)之間距離測(cè)量的測(cè)距方法。由于這種方法設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并不能滿足日常需求。因此只在極少數(shù)特定環(huán)境下（如航空攝影）才能夠使用。將自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)引入照相機(jī)的嘗試始于1963年。當(dāng)時(shí)就有人試制過自動(dòng)調(diào)焦的樣機(jī)，但是限于技術(shù)水平，該樣機(jī)電路復(fù)雜、機(jī)構(gòu)體積龐大，始終不能如愿。自動(dòng)調(diào)

8、焦技術(shù)真正應(yīng)用在照相機(jī)上，是在上世紀(jì)七十年代以后。特別是微41西安電子科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文電子技術(shù)工藝突破性的技術(shù)發(fā)展，為自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件。自從1977年世界上第一臺(tái)自動(dòng)調(diào)焦相機(jī)（柯尼卡C35AF）問世以來，自動(dòng)調(diào)焦技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)，己經(jīng)在各類相機(jī)上得以應(yīng)用，并且日益更新和完善[1]?，F(xiàn)代的光學(xué)儀器設(shè)備向著功能的復(fù)雜化、智能化、操作的簡(jiǎn)便化發(fā)展，使得操作者經(jīng)過簡(jiǎn)單的了解就能夠熟練地操作設(shè)備