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基于ARM的微型光谱仪信号采集与处理系统

姬先举  
【摘要】: 微型光谱仪在PC机的支持下可以快速、直观、实时在线的对物质进行定性、定量分析,而在室外,尤其是野外条件下则不便于检测。利用嵌入式技术设计的微型光谱仪,可以实现图像信号采集、存储、处理以及显示的一体化,具有体积小、智能、便携等优点,在现场测量分析、环境监测、战场生化检测等特殊环境下有很好的应用前景。 本论文基于微型光谱仪便携式、智能化的需要,在分析国内外微型光谱仪发展现状及趋势的基础上,提出了应用嵌入式技术实现微型光谱仪的信号采集与处理,以适应微型光谱仪在野外、战场等特殊环境下便携、智能、操作简单的使用要求。在确定了嵌入式微型光谱仪的总体方案后,设计了针对光谱仪的信号采集电路和基于ARM的处理电路,完成了嵌入式微型光谱仪的硬件部分,并在ARM主板的平台上建立了操作系统和文件系统,实现了CCD信号采集和ARM主板处理电路的主要功能。论文主要进行了以下方面的研究工作: ①在查阅了大量文献、资料的基础上,分析了光谱仪器的发展趋势,提出了嵌入式光谱仪研究的必要性。 ②在掌握微型光谱仪工作原理的基础上,对光谱仪的嵌入式实现进行了研究,确定了基于ARM的光谱信号采集及处理实现方案,在硬件设计上分为CCD数据采集和ARM主板处理处理电路两个部分。 ③设计了CCD数据采集电路,采用CPLD技术,将所有的数字电路集成在CPLD芯片中,为系统的小型化、稳定性、抗干扰性和在线修改、升级提供了条件。 ④根据CCD信号输出的特点,采用ARM9处理芯片,设计了相应的处理电路主板。 ⑤对CCD驱动电路进行了测试,为嵌入式主板烧写了引导程序,建立了操作系统等。


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