基于STM32的多功能γ能譜儀設計

2.5 其他外圍電路

經(jīng)過(guò)外圍電路調理過(guò)的核輻射脈沖信號通過(guò)STM32內置的高速ADC進(jìn)行測量，STM32F103ZET擁有兩個(gè)12bit的ADC，其VREF+，VREF-為基準電壓輸入引腳?；鶞孰妷狠敵鲭娐凡捎肦EF3233，為系統提供精密3.3 V參考電壓，保障數據采集精確。

利用STM32內置全速USB2.0接口，配合若干電阻電容，擴展USB接口，作為上位PC機與譜儀通訊使用。上述部分具體連接電路在此不予贅述。

3 系統軟件設計

系統設置數據處理、LCD實(shí)時(shí)顯示、鍵盤(pán)掃描、SD卡數據讀寫(xiě)、GPS位置定位數據處理、處理USB數據傳輸和消息處理一共7個(gè)任務(wù)。由于核信號的隨機性和峰值信號的時(shí)間間隔不可預料性。輻射強度測量重要數據處理，采用DMA中斷方式，保證采集數據能夠快速得到處理。

各個(gè)任務(wù)利用uCosII提供的消息隊列機制循環(huán)處理上位機命令和鍵盤(pán)命令。消息任務(wù)中設置消息處理函數，根據命令不同，通知數據處理任務(wù)處理數據，通知SD卡任務(wù)備份數據，以及將GPS加入至輻射測量數據等。鍵盤(pán)掃描任務(wù)進(jìn)行用戶(hù)指令的識別，將其發(fā)送到消息處理任務(wù);LCD顯示任務(wù)完成輻射數據譜線(xiàn)及相關(guān)參數的顯示。

SD卡數據存儲采用開(kāi)源的FAT32文件系統包FATFS0.07C完成，SD卡數據任務(wù)運行時(shí)首先進(jìn)行文件系統的相關(guān)結構體初始化，然后響應按鍵指令后將測量數據采用定期或非定期寫(xiě)入，以后后續使用進(jìn)行翻查。USB數據傳輸任務(wù)響應上位機指令，將實(shí)時(shí)數據或從SD卡讀取歷史數據傳輸至上位機。

在STM32上電復位后，首先進(jìn)行設備自檢，硬件設備無(wú)誤后啟動(dòng)操作系統并創(chuàng )建任務(wù)，開(kāi)始運行應用程序。

4 結論

通過(guò)實(shí)地使用，實(shí)測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。其能量分辨率達到10%左右。

該系統其他技術(shù)參數為：γ射線(xiàn)能量分析范圍為20 keV～3.0 MeV，連續測量數據符合放射性統計漲落規律，使用NAI探測器時(shí)，整機功耗為小于990 mW，實(shí)測USB最大傳輸速率為1 Mbps，在核輻射現場(chǎng)測量中有較好的應用前景。