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USB便攜式多通道伽馬能譜儀的設計與實現

来源:西安常盛電子有限公司 发布时间:2019-03-22 点击次数:

     传统的多通道光谱仪普遍采用NIM(核仪器模块)插件的标准模式,但由于其体积大、抗干扰能力差,不适合现场测量,为了满足多通道能量规范的智能化、计算机化和可移植性的实际需要。Trometer,本设计采用笔记本电脑作为能谱仪的上位机,常见的接口方式有RS-232C串行口、红外口、EPP并行口、USB、1394、以太网等,这些接口的特性比较如表1所示,接口方式的特性比较如表1所示。
    
     与其他总线规范相比,USB是近年来计算机接口发展方向的一种新的总线规范。它使用方便、快速、可靠,非常适合便携式多通道能谱仪的接口方式,目前大多数笔记本电脑一般有两个或两个以下的USB接口。USB规范规定每个端口提供5伏、500毫安的电源。在实际应用中,笔记本电脑通常由独立的锂电池供电,而锂电池无法为外围设备提供足够的电源。这会导致外围设备工作不正常,甚至导致系统崩溃,考虑到系统下部功耗大,供电方式采用外接电源。
    
     在吸收最新的能谱测量技术研究成果的基础上,设计了一种基于USB的便携式多通道能谱仪,主要完成了硬件、固件、设备驱动程序和应用程序的设计。图21硬件设计
    
     图1为基于USB的便携式多通道能谱仪的总体结构,下位机的硬件部分主要由射线检测系统(探头)、脉冲信号调理电路、數字電位器、多通道脉冲幅度分析仪、USB接口电路和电源电路组成。探头部分包括闪烁探测器、前置电路和高压电路。多通道脉冲幅度分析仪主要包括峰值电路、控制电路和A/D转换电路,以及微控制器系统,上位机由笔记本电脑系统组成。
    
     1.2 USB接口电路由于USB本身控制协议的复杂性,需要使用相应的USB接口芯片,本设计采用飞利浦的USB接口芯片PDIUSBD12(简称D12),具有选择合适的单片机及其外围开发系统的优点。
    
     D12集成了串行输入引擎(SIE)、320字节多结构FIFO存储器、收发器和调压器,支持DMA模式,采用双缓冲技术,符合USB 1.1标准,串行输入引擎(SIE)模块在芯片中占有重要地位。它完成了USB协议层的所有功能,如同步模式识别、并行/串行转换、位填充/解锁、CRC验证/生成、包PID生成/确认、地址识别、握手信号包响应生成等,并集成了SoftConnect、Goodlin等功能。k、可编程时钟输出、低频晶体振荡器和终端电阻,提高了系统的性价比。图4微控制器采用现代公司的GMS90L32。它是与Intel8032微控制器兼容的产品。其主要特点是工作电压范围宽(2.7V-5.5V),功耗低,性价比高,D12与GMS90L32的连接如图2所示,本设计采用多地址/数据总线的复用方式。

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