基于STM32的微型光纖光譜儀數據采集系統的設計.pdf

1、光譜儀器作為是一種分析物質化學組成及其含量的光學分析儀器，廣泛用于物理化學、生物醫(yī)學以及工農業(yè)生產、國防等各個科學領域。隨著科學技術的發(fā)展，光譜儀的微型化和實現快速、實時及現場檢測成為了一個重要的發(fā)展趨勢。數據采集與傳輸系統是微型光譜儀的一個重要組成部分，也是實現上述技術要求的關鍵之一。本文在了解了目前最流行的微型光譜儀的光學結構與電路系統的基礎上，開發(fā)了一種基于STM32的微型光譜儀的數據采集與傳輸系統，配合光學系統，構成一款微型光纖

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。
　　針對設計要求，首先搭建光學系統平臺，采用閃耀光柵和兩個球面反射鏡構成基于折疊Czenry-Turner結構的光學系統。根據光譜測量的要求，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換為電信號。電信號經過高速A/D轉換后，數據暫存于外部靜態(tài)RAM中，然后

3、由微控制器控制通過USB口把數據傳輸到PC主機，經過處理、分析并繪圖顯示，解決了CCD輸出的大量數據與數據傳輸速度不夠快之間的矛盾。為保證整個系統時序的精確性與控制的靈活性，由復雜可編程邏輯器件CPLD配合微控制器產生CCD的驅動時序、AD采樣時序、存儲電路和數據傳輸時序。CPLD采用硬件編程語言VHDL實現模塊化編程，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.