基于STM32的微型光纖光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、光譜儀器作為是一種分析物質(zhì)化學(xué)組成及其含量的光學(xué)分析儀器，廣泛用于物理化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防等各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光譜儀的微型化和實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)成為了一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)是微型光譜儀的一個(gè)重要組成部分，也是實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)要求的關(guān)鍵之一。本文在了解了目前最流行的微型光譜儀的光學(xué)結(jié)構(gòu)與電路系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了一種基于STM32的微型光譜儀的數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)，配合光學(xué)系統(tǒng)，構(gòu)成一款微型光纖

2、光譜儀，其工作波長(zhǎng)為300-800nm，分辨率約為1.5nm，實(shí)現(xiàn)光譜儀的微型化的同時(shí)還滿足了實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的要求。
　　針對(duì)設(shè)計(jì)要求，首先搭建光學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)，采用閃耀光柵和兩個(gè)球面反射鏡構(gòu)成基于折疊Czenry-Turner結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)光譜測(cè)量的要求，CCD探測(cè)器選用東芝公司的線陣CCD TCD1304DG，它可以一次性接收整個(gè)光譜，并將接收到得光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)過(guò)高速A/D轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)暫存于外部靜態(tài)RAM中，然后

3、由微控制器控制通過(guò)USB口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C主機(jī)，經(jīng)過(guò)處理、分析并繪圖顯示，解決了CCD輸出的大量數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)傳輸速度不夠快之間的矛盾。為保證整個(gè)系統(tǒng)時(shí)序的精確性與控制的靈活性，由復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD配合微控制器產(chǎn)生CCD的驅(qū)動(dòng)時(shí)序、AD采樣時(shí)序、存儲(chǔ)電路和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序。CPLD采用硬件編程語(yǔ)言VHDL實(shí)現(xiàn)模塊化編程，并在QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中編譯與仿真。微處理器選用的是STM32F103系列芯片，自帶USB口，完全兼容USB2.