基于FPGA的烟支检测系统的设计

图5中，clkin为系统时钟，enclk为系统同步时钟，control为控制信号输出。将该控制信号送往驱动板，即可控制机械部件以剔除问题烟，datain为前端A／D采样输出的数据。
3．3 系统原理实现
FPGA程序中还应包括A／D采样控制、算法判决、问题烟检出后的剔除信号产生以及上位机的显示等功能。
整个系统的同步由轴编码器控制，轴编码器的转速与正常卷烟机的速度一致，也就是说，烟条的下落速度越快，轴编码器的转速越快。现在，大部分烟机的速度可达400转／秒，烟条下落一根，轴编码器转一圈(360°)。其系统的整体软件实现原理图如图6所示。
图6所示的整个系统包括A／D转换模块、判决模块和显示模块三部分。其中clkin为系统时钟，ain，bin，zin为轴编码器的输入信号，输出的脉冲enclk为整个系统的同步时钟，该时钟由轴编码器产生。判决模块中的主要输出为均值(aver)、方差(variance)、剔除控制信号(co-ntrol)；显示模块主要将判决模块输出的数据通过串口送往上位机显示，TxD为系统与上位机的接口，用于传输系统所需显示的数据和用户需要控制的参数。

4 设计验证
该烟支检测系统的实验条件是常温，FPGA主板为5V转3．3V供电，剔除控制板的电源电压为24V，模拟烟机的转速为200转／秒(该数据通过显示器进行显示得出)。实验时，先在下烟道中放置一定数量的正常烟，再放置一些问题烟(如空头烟)，然后通过探头采集数据并送往A／D采样芯片，再将得出的数字信号送到FPGA中进行处理，并计算出判决量，再根据一定的剔除算法判决出问题烟，然后产生一个剔除控制信号去控制烟机上的剔除装置，以将问题烟剔除，同时将计算结果中一些必要的量、剔除的烟支数、剔除率实时的显示到上位机，以供用户查看和了解烟机的运转状况。

5 结束语
通过对整个系统的大量实际测验可知，该系统能够很好的剔除问题烟，并把相关的数据传到上位机进行显示，同时还可以跟用户进行交互，剔除率可以达到70％左右，可以达到设计参数要求，满足工业生产实际需求。
本系统虽以烟支检测为例，但如更换前端的传感器与后端的机械控制部件，对于其他物体的状态监测同样适用，也可以作为数据采集与处理的一个通用平台，因而具有广阔的应用前景。