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基于ARM的TimeToCount輻射測量儀的研究

隨著半導體工藝的飛速發展和芯片設計水平的不斷進步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時其芯片的價格也在不斷下降，嵌入式系統以其獨有的優勢，己經廣泛地滲透到科學研究和日常生活的各個方面。本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結合蓋革一彌勒計數管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結構是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設計的，其指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多，使用一個小的、廉價的ARM微處理器就可實現很高的指令吞吐量和實時的中斷響應?；贏RM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達到60MHz，這對于Time-To-Count技術是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時/計數器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計數值，也就是說不再需要調用中斷函數讀取TC值，從而大大降低了計數前雜質時間。本文是在我師兄呂軍的《Time-To-Count測量方法初步研究》基礎上，使用了高速的ARM芯片，對基于MCS-51的Time-To-Count輻射測量系統進行了改進，進一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計數器的測量范圍與測量精度。首先，討論了傳統的蓋革-彌勒計數管探測射線強度的方法，并指出傳統的脈沖測量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測量方法，對Time-To-Count測量方法的理論基礎進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統的脈沖計數方法的區別，以及采用Time-To-Count方法進行輻射測量的可行性。接著，詳細論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測量儀的原理、功能、特點以及輻射測量儀的各部分接口電路設計及相關程序的編制。最后得出結論，通過高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測量儀的精度和量程均得到很大的提高，對于Y射線總量測量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測量儀的量程約為20 u R/h到1R/h，數據線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測量儀要好。所以在使用Time-To-Count方法進行的輻射測量時，如何減少雜質時間以及如何提高計數前時間的測量精度，是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數管分別作為探測元件，在100U R/h到lR/h的輻射場中進行試驗.每個測量點測量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強度R的測量值偏小且與輻射真實值之間的誤差也隨之增大。如果將測量誤差限定在10％的范圍內，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個數量級。而用J33型G-M計數管作常規的脈沖測量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優越性，也從另一個角度反應了隨著計數前時間的逐漸減小，雜質時間在其中的比重越來越大，對測量結果的影響也就越來越嚴重，盡可能的減小雜質時間在Time-To-Count方法輻射測量特別是測量高強度輻射中是關鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質時間約為6.5 u S，所以在計算定時器值的時候減去這個雜質時間，可以增加計數前時間的精確度。通過實驗得出，在標定儀器的K值時，應該在照射量率較低的條件下行，而測得的計數前時間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標定來檢驗。這是因為在照射量率較低時，計數前時間較大，雜質時間對測量結果的影響不明顯，數據線斜率較穩定，適宜于確定標定系數K值，而在照射量率較高時，計數前時間很小，雜質時間對測量結果的影響較大，可以明顯的在數據線上反映出來，從而可以很好的反應出儀器的性能與量程。實驗證明了Time-To-Count測量方法中最為關鍵的環節就是如何對計數前時間進行精確測量。經過對大量實驗數據的分析，得到計數前時間中的雜質時間可分為硬件雜質時間和軟件雜質時間，并以軟件雜質時間為主，通過對程序進行合理優化，軟件雜質時間可以通過程序的改進而減少，甚至可以用數學補償的方法來抵消，從而可以得到比較精確的計數前時間，以此得到較精確的輻射強度值。對于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來進行測量，當輻射場較弱時，通常采用規定次數測量的方式，在輻射場較強時，應該選用定時測量的方式。因為，當輻射場較弱時，如果用規定次數測量的方式，會浪費很多時間來采集足夠的脈沖信號。當輻射場較強時，由于輻射粒子很多，產生脈沖的頻率就很高，規定次數的測量會加大測量誤差，當選用定時測量的方式時，由于時間的相對加長，所以記錄的粒子數就相對的增加，從而提高儀器的測量精度。通過調研國內外先進核輻射測量儀器的發展現狀，了解到了目前最新的核輻射總量測量技術一Time-To-Count理論及其應用情況。論證了該新技術的理論原理，根據此原理，結合高速處理器ARM7 LPC2132，對以G-計數管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設計。論文以實驗的方法論證了Time-To-Count原理測量核輻射方法的科學性，該輻射儀的量程和精度均優于以前以脈沖計數為基礎理論的MCS-51核輻射測量儀。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優點。用戶可以定期的對儀器的標定，來減小由于電子元件的老化對低儀器性能參數造成的影響，通過Time-To-Count測量方法的使用，可以極大拓寬G-M計數管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數管而言，G-M計數管廠家參考線性測量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測量方法后，結合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測量儀的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統的脈沖計數方法要高，測量結果的線性程度也比傳統的方法要好。G-M計數管的使用壽命被大大延長。綜上所述，本文取得了如下成果：對國內外Time-To-Count方法的研究現狀進行分析，指出了Time-To-Count測量方法的基本原理，并對Time-T0-Count方法理論進行了分析，推導出了計數前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關系，從數學的角度論證了Time-To-Count方法的科學性。詳細說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測量儀的硬件設計、軟件編程的過程，通過高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對基于MCS-51單片機的Time-To-Count測量儀的改進。改進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。本論文根據實驗結果總結出了Time-To-Count技術中的幾點關鍵因素，如：處理器的頻率、計數前時間、雜質時間、采樣次數和測量時間等，重點分析了雜質時間的組成以及引入雜質時間的主要因素等，對國內核輻射測量儀的研究具有一定的指導意義。

標簽： TimeToCount ARM 輻射測量儀

上傳時間： 2013-06-24

上傳用戶：pinksun9
線性調頻信號的脈沖壓縮系統

本文完成了一種高速高性能數字脈沖壓縮處理器的設計和FPGA實現，包括系統架構設計、方案論證及仿真、算法實現、結果的測試等。緒論部分首先闡明了本課題研究的背景和意義，概述了雷達數字脈沖壓縮系統的主要研究內容，關鍵技術及其發展趨勢，然后介紹了數字脈沖壓縮系統設計與實現的要求，最后給出了本文的主要研究內容。第二章敘述了線性調頻信號脈沖壓縮的基本原理，對系統設計的實現方法進行了實時性方面的論證，并基于MATLAB做了仿真分析。第三章從數字系統結構化設計方面將本系統劃分為三個部分：輸入部分、脈壓計算部分、輸出部分，并在流程圖中對各部分所要實現的功能做了介紹。第四章首先總結了數字脈沖壓縮的實現途徑；提出了基于自定制浮點數據格式和分時復用蝶型結構的數字脈沖壓縮系統設計思想，對其關鍵技術進行了深入的研究。第五章對輸入輸出模塊的功能做了詳細的描述，設計了具體的結構和電路。第六章針對系統的測試驗證，提出面向SOC的模塊驗證和系統軟硬協同驗證的驗證策略。通過Link for Modelsim工具，實現MATAB與Modelsim之間對VHDL代碼的聯合仿真測試，通過在線邏輯分析工具ChipScope，完成系統的片上測試，并分析系統的性能，證明系統的可實用性。滿足設計的要求。本文研制的數字脈沖壓縮處理器具有動態范圍大、處理精度高、處理能力強、體積小、重量輕、實時性好的優點，為設計高性能的現代雷達信號處理系統提供了可靠的保證。

標簽： 線性調頻信號脈沖壓縮

上傳時間： 2013-07-01

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Android應用架構原理與程式設計36計

·目錄第一篇良弓之子，必學為箕(框架) ~禮記.學記~第 1 章認識應用框架, 141.1 何謂應用框架1.2 框架的起源1.3 框架的分層1.4 框架的「無用之用」效果1.5 框架與OS 之關係：常見的迷思第 2 章應用框架魅力的泉源：反向溝通, 312.1 前言2.2 認識反向溝通2.3 主

標簽： Android 架構程式設計

上傳時間： 2013-05-23

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PCB LAYOUT設計規范手冊

　　PCB Layout Rule Rev1.70, 規範內容如附件所示, 其中分為: 　　(1) ”PCB LAYOUT 基本規範”:為R&D Layout時必須遵守的事項, 否則SMT,DIP,裁板時無法生產. 　　(2) “錫偷LAYOUT RULE建議規範”: 加適合的錫偷可降低短路及錫球. 　　(3) “PCB LAYOUT 建議規範”:為製造單位為提高量產良率,建議R&D在design階段即加入PCB Layout. 　　(4) ”零件選用建議規範”: Connector零件在未來應用逐漸廣泛, 又是SMT生產時是偏移及置件不良的主因,故製造希望R&D及採購在購買異形零件時能顧慮製造的需求, 提高自動置件的比例.

標簽： LAYOUT PCB 設計規范

上傳時間： 2013-10-28

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在未采用外部電阻器的情況下獲取精準增益

LT®1991提供了很多的功能，因而有可能是您必須保持一定庫存量的最後一款放大器。它不是一款應用受限的單用途差分或儀表放大器。

標簽： 外部電阻精準增益

上傳時間： 2013-10-26

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反激式控制器改善了多輸出應用的交叉調節性能

反激式轉換器通常應用於具有多個輸出電壓並要求中低輸出功率的電源。配合采用一個反激式轉換器，多輸出僅增加極少的成本或復雜度––– 每個額外的輸出僅要求另一個變壓器繞組、整流器和輸出濾波電容器。

標簽： 反激式控制器輸出調節性能

上傳時間： 2013-11-22

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通過提升性能來縮減太陽能電池板的尺寸

本設計要點介紹了兩款能夠增加太陽能電池板接收能量的簡單電路。在這兩款電路中，均由太陽能電池板給電池充電，再由電池在沒有陽光照射的情況下提供應用電路運作所需的電源。

標簽： 性能減太陽能電池板尺寸

上傳時間： 2013-11-16

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HT45F23 Comparator 功能使用範例

HT45F23 MCU 為用戶提供兩組獨立的比較器，並都由軟體控制，輸入輸出口安排靈活，均與I/O 共用引腳。本文著重介紹HT45F23 比較器的功能使用的相關設定與應用方式。

標簽： Comparator 45F F23 HT

上傳時間： 2013-10-16

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HT45F23 OPA 功能

HT45F23 MCU 含有兩個運算放大器，OPA1 和OPA2，可用於用戶特定的模擬信號處理，通過控制暫存器，OPA 相關的應用可以很容易實現。本文主要介紹OPA 的操作，暫存器設定以及基本OPA 應用，例如：同相放大器、反相放大器和電壓跟隨器。 HT45F23 運算放大器OPA1/OPA2 具有多個開關，輸入路徑可選以及多種參考電壓選擇，此外OPA2 內部有8 種增益選項，直接通過軟體設定。適應於各種廣泛的應用。

標簽： 45F F23 OPA HT

上傳時間： 2013-11-21

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51單片機c語言超強學習資料

單片機c語言學習和單片機制作資料: 函數的使用和熟悉實例3：用單片機控制第一個燈亮實例4：用單片機控制一個燈閃爍：認識單片機的工作頻率實例5：將 P1口狀態分別送入P0、P2、P3口：認識I/O口的引腳功能實例6：使用P3口流水點亮8位LED 實例7：通過對P3口地址的操作流水點亮8位LED 實例8：用不同數據類型控制燈閃爍時間實例9：用P0口、P1 口分別顯示加法和減法運算結果實例10：用P0、P1口顯示乘法運算結果實例11：用P1、P0口顯示除法運算結果實例12：用自增運算控制P0口8位LED流水花樣實例13：用P0口顯示邏輯"與"運算結果實例14：用P0口顯示條件運算結果實例15：用P0口顯示按位"異或"運算結果實例16：用P0顯示左移運算結果實例17："萬能邏輯電路"實驗實例18：用右移運算流水點亮P1口8位LED 實例19：用if語句控制P0口8位LED的流水方向實例20：用swtich語句的控制P0口8位LED的點亮狀態實例21：用for語句控制蜂鳴器鳴笛次數實例22：用while語句控制LED 實例23：用do-while語句控制P0口8位LED流水點亮實例24：用字符型數組控制P0口8位LED流水點亮實例25：用P0口顯示字符串常量實例26：用P0 口顯示指針運算結果實例27：用指針數組控制P0口8位LED流水點亮實例28：用數組的指針控制P0 口8 位LED流水點亮實例29：用P0 、P1口顯示整型函數返回值實例30：用有參函數控制P0口8位LED流水速度實例31：用數組作函數參數控制流水花樣實例32：用指針作函數參數控制P0口8位LED流水點亮實例33：用函數型指針控制P1口燈花樣實例34：用指針數組作為函數的參數顯示多個字符串

標簽： 51單片機 c語言

上傳時間： 2013-10-21

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