基于FPGA的數(shù)字多道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的日益成熟以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)高速發(fā)展，數(shù)字多道相對(duì)模擬多道表現(xiàn)出更多優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字多道系統(tǒng)（MCA）由于穩(wěn)定性和靈活性強(qiáng)，脈沖處理精度高，脈沖通過(guò)率高，脈沖幅度值提取方法可被進(jìn)一步優(yōu)化。采用數(shù)字多道系統(tǒng)編程更加便捷，脈沖處理算法和參數(shù)的改變及調(diào)整更加靈活，其實(shí)用性強(qiáng)，并且數(shù)字電路較傳統(tǒng)模擬電路精度更高、體積更小、應(yīng)用更加廣泛。影響數(shù)字多道能譜分辨率的主要問(wèn)題之一是基線的波動(dòng)，通常需要采用基線扣除方法來(lái)消除，但當(dāng)基線上疊加

2、了高頻隨機(jī)噪聲的時(shí)候，基線的判別變得非常困難。本文通過(guò)采用最大值最小值搜索方法，巧妙地實(shí)現(xiàn)了脈沖峰值和基線的快速判別，使得高頻隨機(jī)噪聲的影響得以消除，提高了能譜系統(tǒng)的能量分辨率和計(jì)數(shù)率。
　　該課題完成了基于ARM+FPGA的數(shù)字多道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，模擬電路部分的前放和線放電路分別采用Cremat公司的CR-110以及CR-200。數(shù)字多道系統(tǒng)部分控制器ARM采用TQ2440，數(shù)字處理芯片F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP2C8Q20

3、8C8N。探測(cè)器輸出電流脈沖經(jīng)前置放大電路后高斯成形，將高斯成形信號(hào)經(jīng)高速ADC量化成數(shù)字信號(hào)，經(jīng) FPGA做閾值判別、尋峰、幅度值獲取、幅度值存儲(chǔ)。幅度值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)串行傳送至 ARM，再通過(guò) USB傳輸線傳送至上位機(jī)，在上位機(jī)上繪制出能譜。FPGA與ARM之間用總線傳輸方式進(jìn)行通信，ARM與上位機(jī)之間用USB傳輸線通信， ARM驅(qū)動(dòng)FPGA及USB，驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)及驅(qū)動(dòng)模塊的生成在上位機(jī) Linux操作系統(tǒng)下完成。本文中的數(shù)字編程部分在

4、 Quartus II軟件中采用Verilog HDL語(yǔ)言完成，電路仿真軟件采用mentor graphics公司的Modelsim6.6對(duì)尋峰算法進(jìn)行了仿真。幅度值獲取算法部分分別采用了峰峰值法、平均值法、固定基線法三種算法。并對(duì)三種算法對(duì)能譜分辨的影響做了具體分析。實(shí)驗(yàn)部采用241 Am放射源照射碲鋅鎘（CdZnTe）探測(cè)器，分別分析了探測(cè)器在幾種等差高壓值下能譜分辨率的變化趨勢(shì)及原理。
　　該系統(tǒng)采用很好的人機(jī)交互模式，由A