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基于FPGA模糊模式识别的巴布剂涂布自动控制系统的研究

作　者: 康颖
导　师: 苏寒松
学　校: 天津大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 模糊模式识别 FPGA 数字图像处理 自动控制
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来，经皮给药系统（transdermal drug delivery systems，TDDS）以其独特而有效的疾病治疗方式，深受国内外医药学研究机构和制药企业的重视，具有国际医药市场发展潜质，前景十分广阔。随着各种经皮给药系统机制的不断深入研究，以及各种促渗技术的相继开发，TDDS在用药、基质辅料等方面已经取得了巨大突破，可观的经济效益和社会效益促使其成型生产设备逐步走向工业化、自动化和智能化。本课题研究，为顺应TDDS强大的发展趋势，提出了基于数字图像处理的巴布剂涂布自动控制系统的设计方案。课题根据图像信号像素点之间的空间和时间相关性及其特征界限的模糊性，将模糊模式识别理论嵌入系统设计，通过在线检测，对由视频解码器ADV7181B转换的数字视频流（符合ITU-R BT.601标准）进行分析、处理和识别，最终成功反馈输出自动控制信号。本设计采用基于CycloneⅡ系列的EP2C35 FPGA技术，运用Verilog硬件描述语言编程，在Quartus II平台上进行设计、仿真，从而实现巴布剂在线检测、涂布自动控制闭环系统。时序仿真结果表明，数字图像信号的模糊模式识别正确率高达90%，可以确保符合标准。本课题中的巴布剂涂布自动控制系统设计，不仅为实现TDDS制剂成型生产的自动化作了有益的探索性尝试，而且拓展了模糊模式识别理论在数字图像处理领域的应用，对今后TDDS成型生产设备走向工业化有着积极地借鉴意义。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 课题的研究背景  7-8
  1.2 课题的研究意义和可行性  8-10
  1.3 论文章节内容安排  10-12
第二章 模糊模式识别原理  12-20
  2.1 模糊集合及隶属函数  13-14
  2.2 模糊模式识别  14
  2.3 模糊模式识别直接方法  14-19
    2.3.1 模糊集之间的距离  14-16
    2.3.2 直接识别法的基本原理  16
    2.3.3 隶属原则  16-17
    2.3.4 直接识别法的一般应用步骤  17-19
  2.4 模糊模式识别间接方法  19-20
第三章 FPGA 简介及开发平台Quartus II  20-29
  3.1 FPGA  20-25
    3.1.1 FPGA 的结构和资源  21
    3.1.2 Cyclone II 系列  21-25
    3.1.3 FPGA 系统设计流程  25
  3.2 Verilog HDL 硬件描述语言  25-26
  3.3 Quartus II 软件开发平台  26-28
  3.4 Modelsim 仿真工具  28-29
第四章 巴布剂涂布自动控制系统的总体架构  29-43
  4.1 数字图像采集  30
  4.2 视频解码器ADV7181B  30-35
    4.2.1 ADV7181B 的配置说明  32-34
    4.2.2 视频信号的输出及缓存  34-35
  4.3 外部缓存SDRAM  35-42
    4.3.1 SDRAM 的特征及功能描述  35-38
    4.3.2 SDRAM 的初始化  38-39
    4.3.3 SDRAM 的读写时序及操作  39-42
  4.4 基于FPGA 各个模块的设计  42-43
第五章 基于FPGA 系统电路功能模块的实现  43-73
  5.1 基于I~2C 总线原理的ADV7181B 配置模块  44-50
    5.1.1 I~2C 总线的原理及时序分析  44-48
    5.1.2 ADV7181B 配置模块的实现  48-50
  5.2 基于视频解码原理的数据传输模块  50-58
    5.2.1 ITU-R BT.601 视频标准  50-51
    5.2.2 数字分量视频信号的接口  51-54
    5.2.3 数据传输模块的实现  54-58
  5.3 SDRAM 控制器模块  58-64
    5.3.1 系统接口子模块的设计  60-61
    5.3.2 命令解析及响应子模块的设计  61-63
    5.3.3 数据通道子模块的设计  63-64
  5.4 模糊模式识别模块  64-72
    5.4.1 视频数据的去隔行处理  66-68
    5.4.2 模糊模式识别模块的实现  68-70
    5.4.3 除法器模块  70
    5.4.4 模糊模式识别的综合仿真  70-72
  5.5 PLL 模块的实现  72-73
第六章 结束语  73-75
参考文献  75-77
发表论文和参加科研情况说明  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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