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化工自动化及仪表
第39卷
基于32位ARM处理器的γ能谱仪研制
解洪亮王红印左平顾民
(成都理工大学核技术学院,成都610059)
摘要介绍了一种基于STM32F103芯片的便携式核语仪的研制,控制器对采集的数据进行分析处理
后将数据发送到显示模块,并将数据发送到存储卡上。并且介绍了基于VB开发环境的様语处理软件
的开发设计。用NaI(T)晶体做实际测试后,系统在集精度、灵敏度等主要技术指标上获得了满意的
效果。
关键词便携式核谵仪託入式系统核谱数据处理
中图分类号TH842
文献标识码B
文章编号10003932(2012)08-1004-04
现代核谱测量仪器的发展逐渐趋于便携化、要加以放大再进行测量,而放大器分为前置放大
小型化和智能化121。虽然之前的便携式核谱测和主放两部分。
量仪器集成度较高,但是成本和功耗也相对较高,
前置放大电路的主要作用是提高系统的信噪
已满足不了现代野外核辐射探测的需求
比和减少外界干扰,因此比较简单。前置放大器
笔者所设计的便携式多道核谱仪采用的体积小,紧靠探测器并与探测器构成一个整体,
STM32F103作为控制器,利用控制器自身携带的称为探头。
ADC采样,对γ射线进行数据采集,处理后通过
主放电路的主要作用是对信号进一步进行放
液晶显示模块对谱线进行显示;同时也可将测量大成形,以方便后续测量。经前置放大的信号首
的数据存储在存储卡中,用于电脑更加精确地离先通过C1-R3组成的微分电路成形,然后通过
线分析(利用设计的核谱处理软件),以弥补野外个反相线性放大节进行线性放大,利用C3-R5-R6
分析不足的缺陷。由于系统大部分的电路集成在极零相消电路消除下冲,然后经过有源积分滤波
控制器中,外围电路很少,并且采用了市场上高性器将信号进一步放大成形,这时的信号就可用于
能、低成本、低功耗的32位处理器,因此与其他嵌后续工作中。主电路如图2所示。
人式核谱测量仪器相比,该设计不仅集成度和工
作时间显著提高,而且成本和功耗也明显降低,更
适合野外探测。
硬件系统设计
整个核谱仪的硬件系统由探测器及放大电路
2C4?C
模块、高速数采集和处理模块、程控运放模块、
存储和显示模块组成。系统的结构如图1所示。
图2主电路
探测器
及前放?主放ADc?控制
单元門存储トサ算初
软件
2高速数据采集
程控
利用芯片自身携带的12位ADC对信号进行
电源{运放
DAC
模块
采样,它有16个输入通道,采样频率为1MHz,有
单信号及扫描等几种模式,笔者采用单信号输入
图1硬件系统结构框图
模式。高速数据采集电路如图3所示。
放大电路的设计
核辐射测量中,探测器输出的信号比较小,需
收稿日期:2012-06-23(修改稿
万方数据
第8期
解洪亮等基于32位ARM处理器的γ能谱仪研制
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STM32F103VET6
在系统工作前首先要对系统进行初始化,下
面给出了A/D、D/A、SPI的初始化程序。其中
Ion
ADC选用ADC1的通道0,独立连续转化模式,用
于传输数据到SD卡的SPI总线采用八位数据传
PCO
输模式,代码为:
图3高速数据采集电路
RCC->APB2ENRI=1<<2;/使能 PORTA
1.3稳谱电路设计
口时钟
设计了由单片机自身携带的DAC所组成的
GPIOA-> CRL&=0XFFFFFFFO; //PA0 anolog
程控运放,目的是为了让系统自动调节由各种外输人
界条件引起的测量数据的偏差,增加系统的稳定
RCC->APB2ENR=1<<9;//ADC1时钟使能
性和测量数据的准确性。程控运放电路如图4所
RCC->APB2 RSTR=1<<9;//ADC1复位
?不
RCC->APB2RSTR&=~(1<<9);/复位结
束
STM32F103 VET6
RCC-> CFGR1=2<<14 //SYSCLK/DIV2
AD603
12MADC时钟设置为12MHz
DAC OUTI
ADC1->CRI1=0<<16;//独立工作模式
GPOS VOUT
CNEC
ADC1ー>CR1&=~(1<<8);//非扫描模式
out
FOBK
ADCIー>CR2I=(1<<1);/连续转换模式
COMM
ADCIー>CR21=(6<<17);//EXTI线
ADC1->CR2=1<<20;//使用外部触发
ADC1->CR2&=-(1<<11);/右对齐
图4程控运放电路
ADCI-> SQRI&=-(0XF<<20)
2系统软件设计
ADC1ー>SQR1&=0<<20;//1个转换在规则
核谱数据处理程序在keil编译环境下编写,序列中(也就是只转换规则序列1)
ADC1ー>SMPR2&= OXFFFFFFF8;//通道0采
可以完成基本的核谱分析;谱线显示、寻峰及元素
样时间清空
的定性分析等。软件程序流程如图5所示,控制
ADClー>SMPR2I=1<<0;//通道07.5周期
器在收集数据的同时对收集的数据进行处理,并
ADC1ー>CR2=1<<0;//开启AD转换器
通过显示模块显示
开始
系统初始化
RCC->APB2ENRI=1<<2
GPIOA->CRL&=0 XEFMOFFFF;//PA4:模拟
开始量
输入模式
RCC-> APBIENRI=1<<29;/开启DAC
时间到?
时钟
数
继
DAC->CRI=1<<2;/使能触发
保
据
续
存
处
测
DAC->CR=7<<3;//软件触发
理
量
DAC->CRI=1<<0;/使能D
谱线显示
id SPIX_Init( void
结東
RCC->APB2ENRI=1<<2:// PORTA时钟使能
图5软件程序流程
RCC->APB2ENR」=1<<12;/SPL时钟使能
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