基于STM32的多功能γ能譜儀設(shè)計(jì)

2.5 其他外圍電路

經(jīng)過外圍電路調(diào)理過的核輻射脈沖信號(hào)通過STM32內(nèi)置的高速ADC進(jìn)行測(cè)量，STM32F103ZET擁有兩個(gè)12bit的ADC，其VREF+，VREF-為基準(zhǔn)電壓輸入引腳?；鶞?zhǔn)電壓輸出電路采用REF3233，為系統(tǒng)提供精密3.3 V參考電壓，保障數(shù)據(jù)采集精確。

利用STM32內(nèi)置全速USB2.0接口，配合若干電阻電容，擴(kuò)展USB接口，作為上位PC機(jī)與譜儀通訊使用。上述部分具體連接電路在此不予贅述。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)處理、LCD實(shí)時(shí)顯示、鍵盤掃描、SD卡數(shù)據(jù)讀寫、GPS位置定位數(shù)據(jù)處理、處理USB數(shù)據(jù)傳輸和消息處理一共7個(gè)任務(wù)。由于核信號(hào)的隨機(jī)性和峰值信號(hào)的時(shí)間間隔不可預(yù)料性。輻射強(qiáng)度測(cè)量重要數(shù)據(jù)處理，采用DMA中斷方式，保證采集數(shù)據(jù)能夠快速得到處理。

各個(gè)任務(wù)利用uCosII提供的消息隊(duì)列機(jī)制循環(huán)處理上位機(jī)命令和鍵盤命令。消息任務(wù)中設(shè)置消息處理函數(shù)，根據(jù)命令不同，通知數(shù)據(jù)處理任務(wù)處理數(shù)據(jù)，通知SD卡任務(wù)備份數(shù)據(jù)，以及將GPS加入至輻射測(cè)量數(shù)據(jù)等。鍵盤掃描任務(wù)進(jìn)行用戶指令的識(shí)別，將其發(fā)送到消息處理任務(wù);LCD顯示任務(wù)完成輻射數(shù)據(jù)譜線及相關(guān)參數(shù)的顯示。

SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用開源的FAT32文件系統(tǒng)包FATFS0.07C完成，SD卡數(shù)據(jù)任務(wù)運(yùn)行時(shí)首先進(jìn)行文件系統(tǒng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)體初始化，然后響應(yīng)按鍵指令后將測(cè)量數(shù)據(jù)采用定期或非定期寫入，以后后續(xù)使用進(jìn)行翻查。USB數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)響應(yīng)上位機(jī)指令，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或從SD卡讀取歷史數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)。

在STM32上電復(fù)位后，首先進(jìn)行設(shè)備自檢，硬件設(shè)備無誤后啟動(dòng)操作系統(tǒng)并創(chuàng)建任務(wù)，開始運(yùn)行應(yīng)用程序。

4 結(jié)論

通過實(shí)地使用，實(shí)測(cè)137Cs放射源能譜很清楚看出137Cs發(fā)出的全能峰、康普頓峰和反射峰。其能量分辨率達(dá)到10%左右。

該系統(tǒng)其他技術(shù)參數(shù)為：γ射線能量分析范圍為20 keV～3.0 MeV，連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)符合放射性統(tǒng)計(jì)漲落規(guī)律，使用NAI探測(cè)器時(shí)，整機(jī)功耗為小于990 mW，實(shí)測(cè)USB最大傳輸速率為1 Mbps，在核輻射現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量中有較好的應(yīng)用前景。