牛奶菌群检测仪图像采集系统的研究

论文摘要

随着我国乳品加工业的发展,企业为提高竞争力对产品质量倍加重视,快速、较准确地对牛奶中的菌群总数进行检测成为重点。目前国内企业大部分采用传统的方法或进口国外仪器完成牛奶菌群检测,这些方法存在检测周期长或成本高的缺点。本文在参考各种检测方法的基础上,引入嵌入式系统技术,对前人设计的便携式快速牛奶细菌总数检测仪的图像采集系统进行了新的设计。本设计在硬件系统上以LPC2148芯片为核心,利用图像传感器OV7620采集图像,通过LPC2148内部的USB控制器向PC机传输图像数据。在软件系统上以μC/OS-II嵌入式操作系统为软件平台,相关底层的驱动程序和应用程序也以它为基础。本文围绕色差法的检测方法作了讨论分析,在此基础上重新设计了牛奶细菌总数检测仪的图像采集系统,主要完成了以下工作:1.对色差法检测牛奶菌群总数做出了合理的理论分析,探讨了菌群总数与牛奶颜色的理论模型,在理论模型的基础上,结合实验建立了其数学模型。2.硬件部分主要完成了基于LPC2148的核心电路、图像采集电路和USB接口电路的设计。3.软件部分主要在嵌入式操作系统μC/OS-II的平台下实现了应用程序的设计,根据系统功能需要与任务分解的基本要求,把系统分成图像采集任务和图像数据传输任务,由μC/OS-II来协调并完成各个任务的实现。在以上工作的基础上,完成了具备图像采集与图像数据传输功能的紧凑、实用的图像采集系统的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 图像采集系统发展现状
• 1.3 牛奶菌群检测技术发展现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 检测原理的理论研究与数学建模
• 2.1 基本理论研究
• 2.1.1 理论基础
• 2.1.2 色差法检测牛乳菌群的原理
• 2.2 数学建模
• 2.2.1 建模分析
• 2.2.2 建立细菌总数与颜色之间的关系模型
• 2.2.3 最佳模型的选择
• 2.3 本章小结
• 第3章 系统的总体架构设计
• 3.1 系统结构整体设计
• 3.2 基于ARM 的嵌入式系统介绍
• 3.3 系统硬件总体设计
• 3.3.1 ARM 微处理器选型
• 3.3.2 图像传感器选型
• 3.3.3 传感器镜头选型
• 3.4 系统软件总体设计
• 3.4.1 嵌入式操作系统μC/OS-II
• 3.4.2 系统软件设计方案
• 3.5 本章小结
• 第4章 系统硬件设计与调试
• 4.1 系统原理图设计
• 4.1.1 图像采集系统硬件结构电路
• 4.1.2 LPC2148 微处理器电路
• 4.1.3 系统电源电路
• 4.1.4 LPC2148 与OV7620 的接口电路
• 4.1.5 图像传感器电路
• 4.1.6 光学系统
• 4.1.7 USB 接口电路
• 4.2 硬件调试
• 4.2.1 电源、晶振及复位电路的调试
• 4.2.2 JTAG 电路的调试
• 4.3 本章小结
• 第5章 图像采集系统软件设计
• 5.1 操作系统 μC/OS-Ⅱ的移植
• 5.1.1 移植条件
• 5.1.2 μC/OS-Ⅱ在LPC2148 上的移植文件
• CPU.H 中的相关代码设置'>5.1.3 OS_CPU.H 中的相关代码设置
• 5.1.4 堆栈的初始化
• CPU_C.C'>5.1.5 用C 语言编写系统函数OS_CPU_C.C
• CPU_A.ASM'>5.1.6 汇编语言处理器函数OS_CPU_A.ASM
• 5.2 系统的启动
• 5.2.1 启动代码
• 5.2.2 堆栈初始化
• 5.2.3 系统重新映射
• 5.2.4 中断向量表
• 5.2.5 μC/OS-Ⅱ的启动
• 5.3 牛奶菌群检测系统应用软件开发
• 5.3.1 检测系统应用程序总体设计
• 5.3.2 检测系统的任务划分
• 5.3.3 定标模块程序设计
• 5.3.4 牛奶细菌总数测量程序设计
• 5.4 OV7620 功能实现程序的设计
• 5.4.1 OV7620 的功能控制
• 5.4.2 OV7620 时钟同步
• 5.4.3 图像数据的输出速度匹配
• 5.4.4 图像数据的接入
• 5.5 USB 数据通信模块
• 5.5.1 LPC2148 USB 设备硬件介绍
• 5.5.2 ZLG/USB214x 软件包的使用
• 5.6 本章小结
• 第6章 系统测试与结果分析
• 6.1 系统测试的设计
• 6.2 测试数据及不确定度分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢