基于fpga的调焦电路设计

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1、西安电子科技大学本科生毕业论文目录摘要3ABSTARCT4第一章绪论51.1课题背景和意义51.2概述61.3国外研究现状71.4国内研究现状81.5本论文的主要研究内容9第二章调焦理论简介及电磁兼容原理介绍92.1调教理论92.1.1测距法实现102.1.2聚焦检测法112.1.3基于灰度熵值法的自动调焦算法122.1.4聚焦检测阈值判断法132.2电磁兼容原理简介132.3电磁兼容技术在PCB中的应用132.5本章小结15第三章调焦电路的硬件设计163.1总体方案163.2器材简介173.2.1芯片介绍

2、173.3本设计简介。183.1.1上拉电阻存在的理由193.4电路设计203.4.1FPGA电路设计203.4.2串口电路213.4.3稳压电路设计223.5电机控制理论233.5.1L297芯片233.5.2L297各引脚功能说明233.5.3L297驱动相序的产生243.5.4L298N功能简介253.5.5L298N工作方式263.6电路的PCB设计273.6本章小结28第四章串口通信程序设计294.1编程环境294.1.1硬件语言VerilogHDL特点2941西安电子科技大学本科生毕业论文4.1

3、.2VerilogHDL的设计流程304.2编译环境的设计特点314.3Quartus开发设计流程324.4串口通信设计思路324.5串口通信部分代码33第五章电路的调试与系统分析355.１　系统仿真结果355.２　系统调试过程355.2.1　调试过程简介355.2.2调试过程的收获和感触365.3实验调试工作图示365.3.1电装工作台365.3.2电调实验室和设备375.3.3实物电路板375.4展望与总结38致谢39参考文献4041西安电子科技大学本科生毕业论文摘要随着超大规模集成电路的发展以及现代光

4、学仪器设备在智能化、简便化方面的突破，令数字光学设备迅速普及。数字信号处理理论的成熟与发展使得基于数字信号处理方式的自动调焦成为可能。本设计使用FPGA作为数字信号处理与系统控制的核心器件。由计算机经过USB转串口连接向FPGA输入数字图像信号的灰度值与标准灰度值得差，由FPGA分析并向L297发送控制信息，并有l298n芯片对电流进行放大，控制电机转动方向以及转速。实现对焦、系统硬件部分以FPGA为核心，搭载JTAG串口输入及MAX3232数据传输芯片。FPGA由REG1117-5V芯片实现稳压。还有L2

5、97和L298N等组合电机控制芯片，联合对电机进行驱动控制。由于L298N是控制电机的模拟芯片，其供电与其他芯片分开，本设计模拟与数字供电分开，并用0欧姆电阻连接实现共地。软件部分使用VerilogHDL语言对FPGA进行程序设计，实现其上电复位和对输入控制信号的反应，并根据对图像灰度值的分析，向L297发送指令，控制电机的正转反转和转动步数，实现自动对焦。41西安电子科技大学本科生毕业论文关键词：FPGA，串口通信，步进电机控制ABSTARCTThedigitalopticalequipmentsbeco

6、mepopular,withthedevelopmentofvery-large-scaleintegratedcircuitsandthemajorbreakthroughofthemodernopticalequipmentsinintelligentizationandsimplificprocess.Theautomaticfocusingwhichbasedondigitalsignalprocessingcanberealized.41西安电子科技大学本科生毕业论文第一章绪论1.1课题背景和意义

7、自动调焦，又称为自动对焦、自动聚焦。其技术在照相器材(数字摄像机和数码照相机)、医学仪器(显微镜、内窥镜)、军用观测设备(弹迹跟踪设备，高空侦察机)以及各种基于机器视觉的智能系统中有着广泛的应用。早期的自动调焦系统使用的是基于镜头与被摄目标之间距离测量的测距方法。由于这种方法设备庞大、结构复杂，并不能满足日常需求。因此只在极少数特定环境下（如航空摄影）才能够使用。将自动调焦技术引入照相机的尝试始于1963年。当时就有人试制过自动调焦的样机，但是限于技术水平，该样机电路复杂、机构体积庞大，始终不能如愿。自动调

8、焦技术真正应用在照相机上，是在上世纪七十年代以后。特别是微41西安电子科技大学本科生毕业论文电子技术工艺突破性的技术发展，为自动调焦技术的发展创造了极为有利的条件。自从1977年世界上第一台自动调焦相机（柯尼卡C35AF）问世以来，自动调焦技术发展突飞猛进，己经在各类相机上得以应用，并且日益更新和完善[1]。现代的光学仪器设备向着功能的复杂化、智能化、操作的简便化发展，使得操作者经过简单的了解就能够熟练地操作设备