基于STM32單片機(jī)的光譜儀數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng).pdf

1、光譜儀可以利用物質(zhì)的特征光譜，對(duì)其成分和含量進(jìn)行定性和定量分析，其應(yīng)用范圍幾乎覆蓋了所有的科學(xué)領(lǐng)域，包括冶金、地質(zhì)勘探、環(huán)境保護(hù)、海洋開(kāi)發(fā)等。近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光譜儀的微型化及集成化逐漸成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)，也是光譜儀發(fā)展的重要趨勢(shì)。光譜探測(cè)系統(tǒng)是微型光譜儀的重要組成部分，也是光譜儀微型化的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　 本文的研究目的是研制一套微型光譜儀的探測(cè)系統(tǒng)，完成光譜儀數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、保存及顯示。光源經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)

2、分光后照射在CCD接收面上探測(cè)，為了獲得高分辨率的光譜數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用具有3648個(gè)像元的線陣CCD-TCD1304作為光電探測(cè)元件，CCD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)低噪聲放大器LT6231放大后送入主處理器內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采用32位增強(qiáng)型系列微處理器STM32作為主控芯片，用該處理器內(nèi)置多通道12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可完成對(duì)光譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集；采集的數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理后，可得到14位精度。轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的SD卡內(nèi)，也可以通過(guò)USB接口送入上位

3、機(jī)，在上位機(jī)的應(yīng)用軟件中完成光譜定標(biāo)、光譜圖像的顯示及存儲(chǔ)。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)中主要完成了以下工作：
　　 1.分析光譜儀探測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)，制定整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)施方案，包括CCD的選型、CCD的安裝位置；微處理器的選型，要實(shí)現(xiàn)的功能；上位機(jī)的顯示方式及功能等。
　　 2.設(shè)計(jì)了探測(cè)系統(tǒng)的硬件電路，具體包含CCD的驅(qū)動(dòng)電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采集電路，USB傳輸電路，SD卡存儲(chǔ)電路和微處理器的基本配置電路。
　　 3.實(shí)現(xiàn)了微處

4、理器的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)軟件，軟件包括產(chǎn)生CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制CCD積分時(shí)間，產(chǎn)生模數(shù)轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)采集信號(hào)，完成底層USB驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)和USB與上位機(jī)的通信實(shí)現(xiàn)。
　　 4.實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，上位機(jī)的開(kāi)發(fā)使用Visual Studio2008集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)，程序通過(guò)USB接收微控制器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，完成波長(zhǎng)定標(biāo)，數(shù)據(jù)平滑濾波后顯示光譜圖像。
　　 系統(tǒng)采用Protel99se完成了電路原理圖及PCB板設(shè)計(jì)，使用RealView M