基于FPGA的煙支檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖5中，clkin為系統(tǒng)時(shí)鐘，enclk為系統(tǒng)同步時(shí)鐘，control為控制信號輸出。將該控制信號送往驅(qū)動板，即可控制機(jī)械部件以剔除問題煙，datain為前端A／D采樣輸出的數(shù)據(jù)。
3．3 系統(tǒng)原理實(shí)現(xiàn)
FPGA程序中還應(yīng)包括A／D采樣控制、算法判決、問題煙檢出后的剔除信號產(chǎn)生以及上位機(jī)的顯示等功能。
整個(gè)系統(tǒng)的同步由軸編碼器控制，軸編碼器的轉(zhuǎn)速與正常卷煙機(jī)的速度一致，也就是說，煙條的下落速度越快，軸編碼器的轉(zhuǎn)速越快?，F(xiàn)在，大部分煙機(jī)的速度可達(dá)400轉(zhuǎn)／秒，煙條下落一根，軸編碼器轉(zhuǎn)一圈(360°)。其系統(tǒng)的整體軟件實(shí)現(xiàn)原理圖如圖6所示。
圖6所示的整個(gè)系統(tǒng)包括A／D轉(zhuǎn)換模塊、判決模塊和顯示模塊三部分。其中clkin為系統(tǒng)時(shí)鐘，ain，bin，zin為軸編碼器的輸入信號，輸出的脈沖enclk為整個(gè)系統(tǒng)的同步時(shí)鐘，該時(shí)鐘由軸編碼器產(chǎn)生。判決模塊中的主要輸出為均值(aver)、方差(variance)、剔除控制信號(co-ntrol)；顯示模塊主要將判決模塊輸出的數(shù)據(jù)通過串口送往上位機(jī)顯示，TxD為系統(tǒng)與上位機(jī)的接口，用于傳輸系統(tǒng)所需顯示的數(shù)據(jù)和用戶需要控制的參數(shù)。

4 設(shè)計(jì)驗(yàn)證
該煙支檢測系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)條件是常溫，FPGA主板為5V轉(zhuǎn)3．3V供電，剔除控制板的電源電壓為24V，模擬煙機(jī)的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)／秒(該數(shù)據(jù)通過顯示器進(jìn)行顯示得出)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在下煙道中放置一定數(shù)量的正常煙，再放置一些問題煙(如空頭煙)，然后通過探頭采集數(shù)據(jù)并送往A／D采樣芯片，再將得出的數(shù)字信號送到FPGA中進(jìn)行處理，并計(jì)算出判決量，再根據(jù)一定的剔除算法判決出問題煙，然后產(chǎn)生一個(gè)剔除控制信號去控制煙機(jī)上的剔除裝置，以將問題煙剔除，同時(shí)將計(jì)算結(jié)果中一些必要的量、剔除的煙支數(shù)、剔除率實(shí)時(shí)的顯示到上位機(jī)，以供用戶查看和了解煙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

5 結(jié)束語
通過對整個(gè)系統(tǒng)的大量實(shí)際測驗(yàn)可知，該系統(tǒng)能夠很好的剔除問題煙，并把相關(guān)的數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)還可以跟用戶進(jìn)行交互，剔除率可以達(dá)到70％左右，可以達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)要求，滿足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求。
本系統(tǒng)雖以煙支檢測為例，但如更換前端的傳感器與后端的機(jī)械控制部件，對于其他物體的狀態(tài)監(jiān)測同樣適用，也可以作為數(shù)據(jù)采集與處理的一個(gè)通用平臺，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。