基于STM32的多功能γ能譜儀設計

2.5 其他外圍電路

經過外圍電路調理過的核輻射脈沖信號通過STM32內置的高速ADC進行測量，STM32F103ZET擁有兩個12bit的ADC，其VREF+，VREF-為基準電壓輸入引腳。基準電壓輸出電路采用REF3233，為系統提供精密3.3 V參考電壓，保障數據采集精確。

利用STM32內置全速USB2.0接口，配合若干電阻電容，擴展USB接口，作為上位PC機與譜儀通訊使用。上述部分具體連接電路在此不予贅述。

3 系統軟件設計

系統設置數據處理、LCD實時顯示、鍵盤掃描、SD卡數據讀寫、GPS位置定位數據處理、處理USB數據傳輸和消息處理一共7個任務。由于核信號的隨機性和峰值信號的時間間隔不可預料性。輻射強度測量重要數據處理，采用DMA中斷方式，保證采集數據能夠快速得到處理。

各個任務利用uCosII提供的消息隊列機制循環處理上位機命令和鍵盤命令。消息任務中設置消息處理函數，根據命令不同，通知數據處理任務處理數據，通知SD卡任務備份數據，以及將GPS加入至輻射測量數據等。鍵盤掃描任務進行用戶指令的識別，將其發送到消息處理任務;LCD顯示任務完成輻射數據譜線及相關參數的顯示。

SD卡數據存儲采用開源的FAT32文件系統包FATFS0.07C完成，SD卡數據任務運行時首先進行文件系統的相關結構體初始化，然后響應按鍵指令后將測量數據采用定期或非定期寫入，以后后續使用進行翻查。USB數據傳輸任務響應上位機指令，將實時數據或從SD卡讀取歷史數據傳輸至上位機。

在STM32上電復位后，首先進行設備自檢，硬件設備無誤后啟動操作系統并創建任務，開始運行應用程序。

4 結論

通過實地使用，實測137Cs放射源能譜很清楚看出137Cs發出的全能峰、康普頓峰和反射峰。其能量分辨率達到10%左右。

該系統其他技術參數為：γ射線能量分析范圍為20 keV～3.0 MeV，連續測量數據符合放射性統計漲落規律，使用NAI探測器時，整機功耗為小于990 mW，實測USB最大傳輸速率為1 Mbps，在核輻射現場測量中有較好的應用前景。