基于LPC1764的多道脈沖幅度分析器的電路設(shè)計(jì)
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時(shí)間：2018-09-07
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3 CPLD外圍電路和片內(nèi)電路設(shè)計(jì)
由于A／D轉(zhuǎn)換的速率為40 MHz，如果由單片機(jī)直接對(duì)每秒40M次的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，要通過指令完成脈沖甄別、尋峰和分類計(jì)數(shù)對(duì)單片機(jī)的性能要求較高。本設(shè)計(jì)采用CPLD和單片機(jī)相結(jié)合的方式，由CPLD完成對(duì)脈沖數(shù)據(jù)的脈沖甄別和尋峰，由單片機(jī)讀取峰值數(shù)據(jù)進(jìn)行分類計(jì)數(shù)。單片機(jī)只需滿足最大脈沖速率的分類計(jì)數(shù)要求即可，因此大大降低了對(duì)單片機(jī)性能的要求。
本設(shè)計(jì)采用ALTERA公司生產(chǎn)的CPLD芯片MAXEPM3064。EPM3064是ALTERA MAX3000A系列中的常用芯片，功耗低，具有64個(gè)宏單元和1 250個(gè)邏輯門，傳輸延時(shí)僅為4．5 ns。本設(shè)計(jì)共使用EPM3064 39個(gè)輸入輸出引腳，其中包括12位A／D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)和40 MHz轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸入，12位脈沖甄別門限數(shù)據(jù)輸入，12位脈沖峰值數(shù)據(jù)輸出和1位峰值數(shù)據(jù)有效狀態(tài)輸出及1位有效狀態(tài)清除輸入。EPM3064的片內(nèi)電路如圖3所示。
其中，lpm_compare0將脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)與脈沖甄別門限數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以形成脈沖，并在脈沖的下降沿使READY輸出為高。lpm_comparel和lpm_latch0一起在脈沖有效時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生控制信號(hào)將峰值數(shù)據(jù)寫入lpm_latch1。單片機(jī)在讀取峰值數(shù)據(jù)后通過nCLR置READY輸出為低。
4 單片機(jī)及USB接口電路設(shè)計(jì)
由于本設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)的性能要求不是太高，但由于采用12位A／D采樣，脈沖幅度分析最高支持4 096道，需對(duì)4 096種幅度分類計(jì)數(shù)。假設(shè)每種幅度采取32位計(jì)數(shù)，共需16 KB SRAM保存計(jì)數(shù)值。為了減少采集的脈沖多道數(shù)據(jù)上傳計(jì)算機(jī)的時(shí)間，本設(shè)計(jì)采用USB傳輸方式。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201809/388655.htm
為了減小單片機(jī)及外圍電路的復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)采用NXP公司的LPC1764單片機(jī)。LPC1764是基于第二代Coertex—M3內(nèi)核的ARM微控制器，速度高達(dá)120 MHz，片內(nèi)具有128 KB FLASH存儲(chǔ)器和32 KB SRAM，具有豐富的片上外設(shè)。由于LPC1764的內(nèi)部集成有完全兼容USB 2．0全速規(guī)范的USB Device，因此單片機(jī)及USB接口電路非常簡(jiǎn)潔。其電路如圖4所示。
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了通過對(duì)脈沖信號(hào)直接高速A／D采集，由LPC1764微控制器與CPLD相結(jié)合對(duì)采集到的脈沖信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行多道脈沖幅度分類處理的多道脈沖幅度分析器電路，該電路全部調(diào)試通過，并連接到NaI(TI)探測(cè)器對(duì)137Cs的能譜進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
評(píng)論