本論文是基于ARM處理器的無功補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： ARM 處理器 制器設(shè)計(jì) 無功補(bǔ)償
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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深入研究了我國(guó)10kV配電網(wǎng)特點(diǎn)和饋線自動(dòng)化技術(shù)，設(shè)計(jì)了以基于FTU和電力線載波通信的集中式保護(hù)為主、基于FTU的重合閘保護(hù)為輔的饋線自動(dòng)化方案，不論通信是否正常，都能實(shí)現(xiàn)線路故障區(qū)段的自動(dòng)隔離和非故障區(qū)段的供電恢復(fù)，設(shè)計(jì)并制作了基于ARM的饋線自動(dòng)化終端硬件，實(shí)現(xiàn)了FTU主要的軟件功能，并對(duì)FTU所處惡劣環(huán)境中幾種典型的干擾的產(chǎn)生機(jī)理和頻譜特性進(jìn)行了分析，在硬件和軟件方面采取了必要的抗干擾措施來提高FTU的可靠性，最后在實(shí)驗(yàn)室和10kV現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，結(jié)果表明所研制的FTU達(dá)到了預(yù)期的要求。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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射頻識(shí)別(RFID，Radio Frequency Identification)是一種利用電磁波雙向傳輸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。近年來，射頻識(shí)別技術(shù)在物流、交通、身份識(shí)別等生產(chǎn)生活領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大。相比于13.56MHz射頻識(shí)別系統(tǒng)，915MHz射頻識(shí)別系統(tǒng)在識(shí)別距離，閱讀速度方面有更大的優(yōu)勢(shì)，是目前射頻識(shí)別產(chǎn)品研究的熱點(diǎn)。 本文在理解ISO/IEC18000-6C協(xié)議的基礎(chǔ)上，首先研究用于本系統(tǒng)的基本理論，包括射頻識(shí)別技術(shù)和嵌入式技術(shù)，提出一款基于ISO/IEC18000-6C協(xié)議的915MHz射頻識(shí)別讀卡器的解決方案。在硬件部分，以Intel公司開發(fā)的R1000作為射頻收發(fā)模塊的核心；選用ATMEL公司的ARM處理器AT91SAM7S256作為控制單元的主控制器，在ARM處理器上運(yùn)行μC/OS-II嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，采用多任務(wù)實(shí)現(xiàn)和其他功能模塊的通信。軟件部分為系統(tǒng)移植了μC/OS-II操作系統(tǒng)，使用C與匯編語言的混合編程編寫B(tài)ootloader，編寫了各種硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，使用C語言實(shí)現(xiàn)了串行通信程序，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信并實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的更新。本文所設(shè)計(jì)的射頻識(shí)別系統(tǒng)具有模塊化設(shè)計(jì)、高可靠性等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，這種設(shè)計(jì)方案能夠達(dá)到ISO/IEC18000-6C協(xié)議要求。
標(biāo)簽： ARM 915 MHz 射頻識(shí)別
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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當(dāng)前全球定位系統(tǒng)（Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System，簡(jiǎn)稱GPS）廣泛應(yīng)用于艦船導(dǎo)航，航空航天，地理測(cè)繪等領(lǐng)域，特別是移動(dòng)式定位系統(tǒng)對(duì)于目前的城市交通管理有著非常重要的意義。本文分析了當(dāng)前交通管理中的實(shí)際問題，介紹了一種車載終端的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)采用ARM9內(nèi)核的S3C2410微處理器構(gòu)造的嵌入式系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS定位信息的接受和處理，并采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，結(jié)合開放式Linux圖形軟件Qt，可以為后續(xù)的建立地理信息系統(tǒng)（Geographic information system，簡(jiǎn)稱GIS）提供數(shù)據(jù)支持，是集GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，簡(jiǎn)稱GPRS）無線通信技術(shù)于一體的新型電子產(chǎn)品。它為現(xiàn)代交通運(yùn)輸提供了新穎，可靠，有效的控制和管理途徑。 車載終端通過將GPS模塊的定位信息提取出來，一方面將定位信息在車載終端上顯示，一方面又結(jié)合車輛的狀態(tài)信息通過GPRS模塊發(fā)送出去，該信息通過無線公共網(wǎng)絡(luò)傳輸給車輛管理部門。車輛管理部門根據(jù)車輛的位置和狀態(tài)等，結(jié)合GIS系統(tǒng)中的地圖信息提供GPS數(shù)據(jù)的差分修正，并采取一定的措施，從而實(shí)現(xiàn)車輛的有效管理。 本設(shè)計(jì)從硬件和軟件兩大部分出發(fā)，硬件上設(shè)計(jì)了ARM處理器、存儲(chǔ)器、內(nèi)存及其外圍電路，另外還有GPS模塊電路和GPRS模塊電路；軟件上采用Qt的人機(jī)界面完成數(shù)據(jù)顯示與更新，采用PPP撥號(hào)腳本完成GPRS模塊的撥號(hào)，通過Qt多線程編程的方法完成GPS數(shù)據(jù)的提取和GPRS的信息發(fā)送。在硬件和軟件之間采用了嵌入式Linux系統(tǒng)，包括啟動(dòng)代碼、內(nèi)核和文件系統(tǒng)等。
標(biāo)簽： ARM GPS 定位 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，LED顯示系統(tǒng)在信息顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，迅速發(fā)展成一種電子廣告媒體，而且已形成具有相當(dāng)發(fā)展?jié)摿Φ碾娮赢a(chǎn)業(yè)。隨著北京申辦年奧運(yùn)會(huì)的成功，必將進(jìn)一步推動(dòng)LED顯示屏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 就目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，LED視頻顯示系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。而目前的LED視頻系統(tǒng)必須以PC機(jī)為視頻源，一對(duì)一的聯(lián)機(jī)、同步顯示，屬于同步顯示系統(tǒng)，使用不是很靈活方便。一般用于大型購物廣場(chǎng)的戶外播放視頻廣告、電視和電影，還可用于大型體育比賽場(chǎng)所，實(shí)時(shí)直播賽況。盡管異步顯示系統(tǒng)可脫機(jī)使用，方便靈活，但不能夠播放視頻信息。 從商業(yè)角度來說，技術(shù)先進(jìn)的不一定就是能在市場(chǎng)上完全能行的通的。隨著電子廣告市場(chǎng)發(fā)展，城市街道的視頻廣告也必將是一種發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)榫哂袆?dòng)感的彩色視頻廣告比普通的廣告壁紙更能吸引人們眼球，同時(shí)也為城市添加一道靚麗的風(fēng)景。而具有壽命長(zhǎng)、成本低、亮度高、視角大、可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)的LED顯示系統(tǒng)比較適合此場(chǎng)所的顯示要求。針對(duì)這一特點(diǎn)，開發(fā)一套小型、可脫機(jī)播放視頻的LED顯示系統(tǒng)，具有重要的意義和市場(chǎng)價(jià)值，不僅有助于城市電子廣告產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也必將推進(jìn)小型LED視頻系統(tǒng)的研究進(jìn)程以及在其他領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 因此，本課題以此作為研究工作的起點(diǎn)。本文在分析LED顯示屏工作原理后，針對(duì)目前LED異步顯示系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，結(jié)合LED同步顯示系統(tǒng)的主要功能及技術(shù)指標(biāo)，提出解決關(guān)鍵問題的總體技術(shù)方案。該系統(tǒng)采用ARM+FPGA的硬件構(gòu)架，利用ARM處理器可移植操作系統(tǒng)、自帶LCD控制器、可實(shí)現(xiàn)圖形界面系統(tǒng)的特點(diǎn)，將ARM系統(tǒng)作為視頻源，F(xiàn)PGA用于顯示數(shù)據(jù)重構(gòu)、灰度掃描控制的電路設(shè)計(jì)，有效解決了該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。 本文的核心是ARM系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)及FPGA邏輯設(shè)計(jì)兩大部分。首先根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)：然后在此基礎(chǔ)上通過對(duì)嵌入式Linux內(nèi)核的移植、LCD驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)及Qtopia圖形界面系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，完成了ARM系統(tǒng)的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)；最后重點(diǎn)介紹了FPGA的邏輯設(shè)計(jì)及仿真分析，并驗(yàn)證了各模塊的功能設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： ARM LED 視頻 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖的需求量大幅增加，光纖測(cè)量?jī)x器也隨之迅速發(fā)展起來，其中光時(shí)域反射儀(OTDR)受到廣泛重視。光時(shí)域反射儀是八十年代發(fā)展起來的新型光纖故障測(cè)試設(shè)備，其主要用途是能夠找出光纖的斷點(diǎn)，并進(jìn)行故障定位。光時(shí)域反射儀具有非破壞性測(cè)量、功能齊全、安全性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程上得到廣泛應(yīng)用。目前，該領(lǐng)域主要被國(guó)外產(chǎn)品壟斷且價(jià)格昂貴。在這一背景下，國(guó)內(nèi)企業(yè)開展OTDR的研制和開發(fā)，以降低成本，改進(jìn)技術(shù)，占領(lǐng)光纖測(cè)試領(lǐng)域的市場(chǎng)成為當(dāng)務(wù)之急。 本論文首先簡(jiǎn)要介紹了光時(shí)域反射儀的歷史和現(xiàn)狀，并闡述了光纖測(cè)量技術(shù)涉及的光學(xué)原理，以及光時(shí)域反射儀的基本工作原理。在理論分析部分之后，基于對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)及開發(fā)資源的考慮，提出基于嵌入式系統(tǒng)的光時(shí)域反射儀解決方案。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了以ARM為控制核心、DSP為運(yùn)算核心的系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)；討論了采用ARM9內(nèi)核的S3C2410處理器的軟件解決方案；著重說明了Linux嵌入式操作系統(tǒng)的選取與移植、bootloader的引導(dǎo)以及根文件系統(tǒng)的制作。最后重點(diǎn)論述了圖形用戶系統(tǒng)(GUI)的選取以及QtopiaCore的移植和開發(fā)過程。 本文所設(shè)計(jì)的光纖測(cè)量系統(tǒng)具有測(cè)量準(zhǔn)確、可靠性高等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能夠根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)完成對(duì)光纖的衰減和長(zhǎng)度等指標(biāo)的檢測(cè)。
標(biāo)簽： OTDR ARM 應(yīng)用軟件
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在特定的工業(yè)測(cè)控應(yīng)用中對(duì)處理器的功耗有嚴(yán)格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構(gòu)架，功耗很大，不能滿足要求。當(dāng)前應(yīng)用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于此類應(yīng)用。由于ARM處理器并沒有對(duì)PC/104總線有支持，所以本設(shè)計(jì)使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉(zhuǎn)換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展情況和當(dāng)前使用廣泛的PC/104計(jì)算機(jī)，描述了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構(gòu)架的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)； 2.從PC/104總線規(guī)范出發(fā)，對(duì)基于ARM處理器的PC/104工業(yè)控制嵌入式工控機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，軟硬件選型部分對(duì)當(dāng)前流行的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)； 3.對(duì)系統(tǒng)硬件各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行了描寫，包括最小系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)和PC/104總線控制器；其中著重對(duì)PC/104總線控制器的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了討論，分析了ARM本地總線時(shí)序和PC/104總線時(shí)序，最后使用VHDL語言實(shí)現(xiàn)了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)移植分為配置、編譯和下載運(yùn)行調(diào)試三個(gè)步驟；基于Linux操作系統(tǒng)編寫了PC/104總線驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)完成映射PC/104地址到系統(tǒng)虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅(qū)動(dòng)，分析了驅(qū)動(dòng)初始化、中斷處理流程、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理和文件操作接口，描寫了驅(qū)動(dòng)的編譯和下載過程；最后給出了應(yīng)用程序接口； 5.根據(jù)機(jī)車工業(yè)控制領(lǐng)域的具體要求，開發(fā)了實(shí)際系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要參數(shù)指標(biāo)；對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試表明定點(diǎn)運(yùn)算能力與X86相當(dāng)，符合設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)通過鐵標(biāo)高低溫測(cè)試和射頻干擾測(cè)試，并進(jìn)行了為期3個(gè)月的裝車試運(yùn)行，試運(yùn)行過程中系統(tǒng)工作正常，完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開放性、獨(dú)立于處理器、軟件透明等眾多優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今最流行的計(jì)算機(jī)局部總線。在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中，許多IP都是基于PCI總線設(shè)計(jì)的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統(tǒng)的PCI北橋設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并深入研究PCI2.2總線行為規(guī)范。在此基礎(chǔ)上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設(shè)計(jì)方案，整個(gè)設(shè)計(jì)主要分為主設(shè)備接口模塊，目標(biāo)設(shè)備接口模塊，配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對(duì)于主設(shè)備接口模塊和目標(biāo)設(shè)備接口模塊，論文主要從數(shù)據(jù)通路和控制路徑的實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行闡述。對(duì)于集成的總線仲裁器，設(shè)計(jì)采用兩優(yōu)先級(jí)的循環(huán)優(yōu)先算法，通過一組設(shè)備編號(hào)寄存器實(shí)現(xiàn)了PCI總線上的仲裁，此外，論文對(duì)跨時(shí)鐘域的信號(hào)同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細(xì)的描述，最終采用自頂向下的方法實(shí)現(xiàn)了整個(gè)設(shè)計(jì)。 在驗(yàn)證部分，引入了基于平臺(tái)的驗(yàn)證思路，通過搭建驗(yàn)證平臺(tái)，可以高效地實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。論文重點(diǎn)討論了驗(yàn)證平臺(tái)的搭建和行為模型的建立，并介紹了一種命令總線，通過打包各個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)控制驗(yàn)證流程。此外，為提高驗(yàn)證的自動(dòng)化程度，論文對(duì)驗(yàn)證所使用的腳本也進(jìn)行了描述。通過此驗(yàn)證平臺(tái)和腳本，提高了整個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級(jí)的功能描述，并使用仿真軟件完成對(duì)設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)通過驗(yàn)證并成功實(shí)現(xiàn)在基于ARM的集成處理器，達(dá)到預(yù)定的功能設(shè)計(jì)要求，并具有良好的性能，最后對(duì)后續(xù)開發(fā)進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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在當(dāng)前的電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、商業(yè)文化藝術(shù)、娛樂業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妗Ｅc此同時(shí)，PDA因其小巧，功能強(qiáng)大，日益受到人們的青睞。因此，對(duì)嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺(tái)的開發(fā)。硬件平臺(tái)的內(nèi)核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺(tái)還集成了液晶、觸摸屏等人機(jī)接口和嵌入式GPS模塊，同時(shí)提供了USB主機(jī)、SD卡擴(kuò)展接口。該平臺(tái)技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，功能較完備，整體性、可擴(kuò)充性強(qiáng)，還可以作為其他嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)的良好平臺(tái)和有益借鑒。 在此硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，本文深入探討和解決了Linux操作系統(tǒng)和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務(wù)和難題。論文首先研究了硬件平臺(tái)下引導(dǎo)Linux啟動(dòng)的Bootloader的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)過程。然后，給出了Linux2.4內(nèi)核和YAFFS文件系統(tǒng)的啟動(dòng)分析和移植到硬件平臺(tái)的整個(gè)過程。并且，在Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)模型的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了LCD幀緩沖顯示設(shè)備Framebuffer、觸摸屏、USB驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。最后，實(shí)現(xiàn)了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺(tái)上的移植。通過Linux操作系統(tǒng)和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)，為PDA平臺(tái)提供了良好的圖形化操作系統(tǒng)支持，從而大大減少了PDA產(chǎn)品的開發(fā)難度和開發(fā)周期。 另外，在開發(fā)實(shí)現(xiàn)的PDA軟硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上給出了—個(gè)地圖的顯示以及實(shí)現(xiàn)放大、縮小等功能的程序，為綜合應(yīng)用了PDA平臺(tái)軟硬件資源提供了—個(gè)有用的實(shí)例。
標(biāo)簽： ARM PDA 軟硬件 平臺(tái)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)計(jì)水平的不斷進(jìn)步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時(shí)其芯片的價(jià)格也在不斷下降，嵌入式系統(tǒng)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，己經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究和日常生活的各個(gè)方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結(jié)合蓋革一彌勒計(jì)數(shù)管對(duì)Time-To-Count輻射測(cè)量方法進(jìn)行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計(jì)的，其指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)要簡(jiǎn)單得多，使用一個(gè)小的、廉價(jià)的ARM微處理器就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時(shí)的中斷響應(yīng)。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達(dá)到60MHz，這對(duì)于Time-To-Count技術(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時(shí)/計(jì)數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計(jì)數(shù)值，也就是說不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計(jì)數(shù)前雜質(zhì)時(shí)間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測(cè)量方法初步研究》基礎(chǔ)上，使用了高速的ARM芯片，對(duì)基于MCS-51的Time-To-Count輻射測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計(jì)數(shù)器的測(cè)量范圍與測(cè)量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管探測(cè)射線強(qiáng)度的方法，并指出傳統(tǒng)的脈沖測(cè)量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測(cè)量方法，對(duì)Time-To-Count測(cè)量方法的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法的區(qū)別，以及采用Time-To-Count方法進(jìn)行輻射測(cè)量的可行性。 接著，詳細(xì)論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的原理、功能、特點(diǎn)以及輻射測(cè)量?jī)x的各部分接口電路設(shè)計(jì)及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)論，通過高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的精度和量程均得到很大的提高，對(duì)于Y射線總量測(cè)量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的量程約為20 u R/h到1R/h，數(shù)據(jù)線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測(cè)量?jī)x要好。所以在使用Time-To-Count方法進(jìn)行的輻射測(cè)量時(shí)，如何減少雜質(zhì)時(shí)間以及如何提高計(jì)數(shù)前時(shí)間的測(cè)量精度，是決定Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x性能的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)用三只相同型號(hào)的J33G-M計(jì)數(shù)管分別作為探測(cè)元件，在100U R/h到lR/h的輻射場(chǎng)中進(jìn)行試驗(yàn).每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強(qiáng)度R的測(cè)量值偏小且與輻射真實(shí)值之間的誤差也隨之增大。如果將測(cè)量誤差限定在10％的范圍內(nèi)，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個(gè)數(shù)量級(jí)。而用J33型G-M計(jì)數(shù)管作常規(guī)的脈沖測(cè)量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運(yùn)用Time-To-Count方法測(cè)量輻射強(qiáng)度的優(yōu)越性，也從另一個(gè)角度反應(yīng)了隨著計(jì)數(shù)前時(shí)間的逐漸減小，雜質(zhì)時(shí)間在其中的比重越來越大，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也就越來越嚴(yán)重，盡可能的減小雜質(zhì)時(shí)間在Time-To-Count方法輻射測(cè)量特別是測(cè)量高強(qiáng)度輻射中是關(guān)鍵的。筆者用示波器測(cè)出此輻射儀器的雜質(zhì)時(shí)間約為6.5 u S，所以在計(jì)算定時(shí)器值的時(shí)候減去這個(gè)雜質(zhì)時(shí)間，可以增加計(jì)數(shù)前時(shí)間的精確度。通過實(shí)驗(yàn)得出，在標(biāo)定儀器的K值時(shí)，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測(cè)得的計(jì)數(shù)前時(shí)間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標(biāo)定來檢驗(yàn)。這是因?yàn)樵谡丈淞柯瘦^低時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間較大，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標(biāo)定系數(shù)K值，而在照射量率較高時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間很小，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來，從而可以很好的反應(yīng)出儀器的性能與量程。實(shí)驗(yàn)證明了Time-To-Count測(cè)量方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對(duì)計(jì)數(shù)前時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)量。經(jīng)過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到計(jì)數(shù)前時(shí)間中的雜質(zhì)時(shí)間可分為硬件雜質(zhì)時(shí)間和軟件雜質(zhì)時(shí)間，并以軟件雜質(zhì)時(shí)間為主，通過對(duì)程序進(jìn)行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時(shí)間可以通過程序的改進(jìn)而減少，甚至可以用數(shù)學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒▉淼窒瑥亩梢缘玫奖容^精確的計(jì)數(shù)前時(shí)間，以此得到較精確的輻射強(qiáng)度值。對(duì)于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，通常采用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，在輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選用定時(shí)測(cè)量的方式。因?yàn)椋?dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，如果用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間來采集足夠的脈沖信號(hào)。當(dāng)輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，由于輻射粒子很多，產(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)的測(cè)量會(huì)加大測(cè)量誤差，當(dāng)選用定時(shí)測(cè)量的方式時(shí)，由于時(shí)間的相對(duì)加長(zhǎng)，所以記錄的粒子數(shù)就相對(duì)的增加，從而提高儀器的測(cè)量精度。通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)核輻射測(cè)量?jī)x器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測(cè)量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對(duì)以G-計(jì)數(shù)管為探測(cè)元件的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文以實(shí)驗(yàn)的方法論證了Time-To-Count原理測(cè)量核輻射方法的科學(xué)性，該輻射儀的量程和精度均優(yōu)于以前以脈沖計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)理論的MCS-51核輻射測(cè)量?jī)x。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優(yōu)點(diǎn)。用戶可以定期的對(duì)儀器的標(biāo)定，來減小由于電子元件的老化對(duì)低儀器性能參數(shù)造成的影響，通過Time-To-Count測(cè)量方法的使用，可以極大拓寬G-M計(jì)數(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計(jì)數(shù)管而言，G-M計(jì)數(shù)管廠家參考線性測(cè)量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測(cè)量方法后，結(jié)合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測(cè)量?jī)x的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內(nèi)，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法要高，測(cè)量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計(jì)數(shù)管的使用壽命被大大延長(zhǎng)。 綜上所述，本文取得了如下成果：對(duì)國(guó)內(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出了Time-To-Count測(cè)量方法的基本原理，并對(duì)Time-T0-Count方法理論進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了計(jì)數(shù)前時(shí)間和兩個(gè)相鄰輻射粒子時(shí)間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)學(xué)的角度論證了Time-To-Count方法的科學(xué)性。詳細(xì)說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程的過程，通過高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的Time-To-Count測(cè)量?jī)x的改進(jìn)。改進(jìn)后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點(diǎn)。本論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計(jì)數(shù)前時(shí)間、雜質(zhì)時(shí)間、采樣次數(shù)和測(cè)量時(shí)間等，重點(diǎn)分析了雜質(zhì)時(shí)間的組成以及引入雜質(zhì)時(shí)間的主要因素等，對(duì)國(guó)內(nèi)核輻射測(cè)量?jī)x的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： TimeToCount ARM 輻射測(cè)量?jī)x
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