顺序式波长色散X射线荧光光谱仪的运动系统控制

NVIC通道。本设计选用端口0的下降沿中断，将P0.0、P0.1和P0.2分别连接光电开关08、01和04来控制三个电机实时的转和停，再通过读取其余端口控制的光电开关的状态来判断滤光片、准直器和晶体的位置状态，从而决定电机的运动情况。滤光片使用三个光电开关09、10和11电平组合情况来表示逻辑001、011、101、110和111这5种位置状态;准直器使用两个光电开关02和03来表示逻辑00、01和10这3种位置状态;晶体使用光电开关05、06和07来表示逻辑000到111这8种位置状态。运动结构实物图如图3、图4和图5所示。

设计通过RS485由PC机串口发送命令给LPC1766来实现滤光片、准直器和晶体的位置选择。实现过程中应注意串口的波特率和端口配置，这里我们用的是UART3，设定波特率为9600bps。根据RS485通讯具有两根线，同一时间只能传输一个方向数据的特点，在收发数据时要对其收发使能引脚进行相应设置，且收发状态切换要加适当的延时，延时时间过短会使数据接收错误，延时时间过长则会出现死机现象，因此延时需要根据实际选用的串口波特率来计算确定。

当上位机发送命令后，下位机会判断当前的位置状态是否是需求的位置，是就直接返回，否则使电机继续运转，直至所需位置后停止返回。软件流程主框图如图6所示。

3 测试方法及结果

经上述控制方案的设计后，按照《JJG 810-1993波长色散X射线荧光光谱仪检定规程》的要求对各器件切换的精密度进行了检定。精密度以20次连续重复测量的相对标准偏差RSD表示。每次测量都必须改变晶体、准直器和滤波片的位置条件。

RSD计算方法如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：

I_i——i次测量的计数率;

T——测量的时间;

n——测量的次数;

——n次测量的平均计数;

S——n次测量的标准偏差。

连续20次测量中，如有数据超出平均值±3S，实验应重做。

通过不做任何变化的计数涨落试验、准直器重现性试验、晶体重现性试验和滤光片重现性试验分别测量时间10s，交替测量20次并记录与涨落试验同条件的CuKα辐射的计数率值。最后与国标同行的鉴定结果和其他同类仪器的性能对比如表1所示。

4 结论

基于LPC1766的电机控制设计可实现晶体、准直器和滤光片的正常切换和准确定位，且运动稳定。PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，改变PWM的输出波形占空比可以提高工作效率，并且不会出现控制电机停止时的过冲现象。设计中GPIO中断功能，可实时响应来控制电机的转和停，使系统能及时地响应外部事件的变化。本设计方案实现了顺序式波长色散X荧光光谱仪中关键器件的准确切换，解决了运动系统控制难题，提高了整机测试性能，且已经优于国标要求。

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本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第4期第59页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。