基于STM32的微型光纖光譜儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計.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)、國防等各個科學(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現(xiàn)快速、實時及現(xiàn)場檢測成為了一個重要的發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)是微型光譜儀的一個重要組成部分，也是實現(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，其工作波長為300-800nm，分辨率約為1.5nm，實現(xiàn)光譜儀的微型化的同時還滿足了實時快速檢測的要求。
　　針對設(shè)計要求，首先搭建光學(xué)系統(tǒng)平臺，采用閃耀光柵和兩個球面反射鏡構(gòu)成基于折疊Czenry-Turner結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)光譜測量的要求，CCD探測器選用東芝公司的線陣CCD TCD1304DG，它可以一次性接收整個光譜，并將接收到得光信號轉(zhuǎn)換為電信號。電信號經(jīng)過高速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USB口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C主機，經(jīng)過處理、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。為保證整個系統(tǒng)時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)動時序、AD采樣時序、存儲電路和數(shù)據(jù)傳輸時序。CPLD采用硬件編程語言VHDL實現(xiàn)模塊化編程，并在QuartusⅡ開發(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.