基于USB總線的紫外分光光度計(jì)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、紫外分光光度計(jì)是一種常用的理化實(shí)驗(yàn)室分析儀器，原理是基于物質(zhì)溶液組分對不同波長的光具有選擇性吸收的特性，測定其光譜組成與強(qiáng)度等來分析物質(zhì)的化學(xué)成分或物質(zhì)結(jié)構(gòu)。分光光度計(jì)廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、教育科研、質(zhì)量控制等部門。 在研究傳統(tǒng)分光光度計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，課題組研制了一種全光譜一次檢測新型紫外分光光度計(jì)，并考慮到儀器的穩(wěn)定性、便攜性與成本控制的要求，本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于USB接口和CCD圖像傳感器的的新型紫外分光光度計(jì)的數(shù)據(jù)

2、采集及處理系統(tǒng)。系統(tǒng)具有尺寸小、重量輕、功耗小、噪聲低、動(dòng)態(tài)范圍大、光譜響應(yīng)范圍寬、可實(shí)時(shí)掃描采集與傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。研究的特色和主要內(nèi)容為： 1、研究了國內(nèi)外光譜儀產(chǎn)品的現(xiàn)狀，分析了其優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了紫外分光光度計(jì)數(shù)據(jù)采集及信號處理系統(tǒng)。 2、研制了基于USB總線接口的專用于光譜分析的數(shù)據(jù)采集卡。包括光源電源設(shè)計(jì)、CCD圖象采集單元、信號調(diào)理單元、A/D轉(zhuǎn)換功能模塊、通信傳輸通道、高速時(shí)序發(fā)生器等。采用2048線陣CCD，滿足

3、了現(xiàn)有產(chǎn)品190-780nm波長要求；采用復(fù)雜可編程邏輯器件作為時(shí)鐘同步接口，為圖像采樣模塊產(chǎn)生時(shí)序使其對光譜采樣，產(chǎn)生輸出信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路處理，送入模數(shù)快速轉(zhuǎn)換模塊；在可編程邏器件的時(shí)序驅(qū)動(dòng)下將數(shù)據(jù)異步寫入FIFO(先進(jìn)先出)緩存，再經(jīng)通信模塊通過串行總線(USB)與上位機(jī)通信；建立了必要的硬件機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以避免數(shù)據(jù)的丟失與錯(cuò)誤；采集卡提供了4路數(shù)字集電極輸出，通過對擋板的在線實(shí)時(shí)控制，可以對光源進(jìn)行遮擋以測定暗電流。

4、 3、完成了數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)。包括通信芯片底層固件、動(dòng)態(tài)鏈接庫、復(fù)雜可編程邏輯器件固件；為第三方客戶的開發(fā)提供了完善的軟件接口，便于應(yīng)用程序的的升級維護(hù)；建立了必要的軟件機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以避免數(shù)據(jù)的丟失與錯(cuò)誤；通過標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)測試環(huán)境對驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了測試評價(jià)。 4、基于自主開發(fā)的軟硬件接口，搭建了系統(tǒng)軟件框架。 5、開發(fā)了測試程序，結(jié)合MATLAB工具對采集卡性能指標(biāo)進(jìn)行了測試評價(jià)；以汞燈標(biāo)準(zhǔn)光源和窄帶濾波片，完