基于STM32的多功能γ能谱仪设计
高可靠性和较高定位速度。在A—GPS定位技术无法使用的环境中,会自动采用AFLT三角定位技术,从而确保定位的成功率和准确度。本谱仪使用的GPS-one模块具体型号为DTGS8—8000 DTGS8—800模块具有标准的RS232接口,可通过TTL—RS232转换器与STM32连接,采用标准的AT指令驱动模块工作。 辐射强度测量数据的存储物理介质为高密度SD卡,利用STM32内部集成的SDIO接口扩展的micro—SD卡作为数据存储;实时时钟电路采用DS1337日历芯片,利用STM32内部集成的串行IIC总线接口与之连接。上述设备连接方式简单,通信可靠,大大降低了系统尺寸,提高了稳定性。 2.5 其他外围电路 经过外围电路调理过的核辐射脉冲信号通过STM32内置的高速ADC进行测量,STM32F103ZET拥有两个12bit的ADC,其VREF+,VREF-为基准电压输入引脚。基准电压输出电路采用REF3233,为系统提供精密3.3 V参考电压,保障数据采集精确。 利用STM32内置全速USB2.0接口,配合若干电阻电容,扩展USB接口,作为上位PC机与谱仪通讯使用。上述部分具体连接电路在此不予赘述。 3 系统软件设计 系统设置数据处理、LCD实时显示、键盘扫描、SD卡数据读写、GPS位置定位数据处理、处理USB数据传输和消息处理一共7个任务。由于核信号的随机性和峰值信号的时间间隔不可预料性。辐射强度测量重要数据处理,采用DMA中断方式,保证采集数据能够快速得到处理。 各个任务利用uCosII提供的消息队列机制循环处理上位机命令和键盘命令。消息任务中设置消息处理函数,根据命令不同,通知数据处理任务处理数据,通知SD卡任务备份数据,以及将GPS加入至辐射测量数据等。键盘扫描任务进行用户指令的识别,将其发送到消息处理任务;LCD显示任务完成辐射数据谱线及相关参数的显示。 SD卡数据存储采用开源的FAT32文件系统包FATFS0.07C完成,SD卡数据任务运行时首先进行文件系统的相关结构体初始化,然后响应按键指令后将测量数据采用定期或非定期写入,以后后续使用进行翻查。USB数据传输任务响应上位机指令,将实时数据或从SD卡读取历史数据传输至上位机。 在STM32上电复位后,首先进行设备自检,硬件设备无误后启动操作系统并创建任务,开始运行应用程序。 4 结论 通过实地使用,实测137Cs放射源能谱很清楚看出137Cs发出的全能峰、康普顿峰和反射峰。其能量分辨率达到10%左右。 该系统其他技术参数为:γ射线能量分析范围为20 keV~3.0 MeV,连续测量数据符合放射性统计涨落规律,使用NAI探测器时,整机功耗为小于990 mW,实测USB最大传输速率为1 Mbps,在核辐射现场测量中有较好的应用前景。
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