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基于STM32单片机的光谱仪数据采集及处理系统
资料介绍
光谱仪可以利用物质的特征光谱,对其成分和含量进行定性和定量分析,其应用范围几乎覆盖了所有的科学领域,包括冶金、地质勘探、环境保护、海洋开发等。近些年来,随着科学技术的发展,光谱仪的微型化及集成化逐渐成为各国研究的热点,也是光谱仪发展的重要趋势。光谱探测系统是微型光谱仪的重要组成部分,也是光谱仪微型化的关键技术之一。
本文的研究目的是研制一套微型光谱仪的探测系统,完成光谱仪数据的采集、处理、传输、保存及显示。光源经过光学系统分光后照射在CCD接收面上探测,为了获得高分辨率的光谱数据,系统采用具有3648个像元的线阵CCD-TCD1304作为光电探测元件,CCD转换后的数据经过低噪声放大器LT6231放大后送入主处理器内部进行数据转换,采用32位增强型系列微处理器STM32作为主控芯片,用该处理器内置多通道12位数模转换器,可完成对光谱数据的数据采集;采集的数据经软件处理后,可得到14位精度。转换结果存储在数据采集系统的SD卡内,也可以通过USB接口送入上位机,在上位机的应用软件中完成光谱定标、光谱图像的显示及存储。在系统开发与设计中主要完成了以下工作:
1.分析光谱仪探测系统的特点,制定整个系统的实施方案,包括CCD的选型、CCD的安装位置;微处理器的选型,要实现的功能;上位机的显示方式及功能等。
2.设计了探测系统的硬件电路,具体包含CCD的驱动电路,模数转换器的采集电路,USB传输电路,SD卡存储电路和微处理器的基本配置电路。
3.实现了微处理器的驱动开发软件,软件包括产生CCD驱动信号,控制CCD积分时间,产生模数转换器的触发采集信号,完成底层USB驱动开发和USB与上位机的通信实现。
4.实现了上位机应用程序的开发,上位机的开发使用Visual Studio2008集成开发平台,程序通过USB接收微控制器发来的数据,完成波长定标,数据平滑滤波后显示光谱图像。
系统采用Protel99se完成了电路原理图及PCB板设计,使用RealView MDK软件设计、调试并最终实现了各逻辑模块。利用实验室现有的内置Czerny-Turner结构的WDM1-2型光栅单色仪进行了整体系统测试,分别对低压汞灯和低压钠灯的...
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