随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步，ARM微处理器的性能得到大幅度地提高，同时其芯片的价格也在不断下降，嵌入式系统以其独有的优势，己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心，结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多，使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器，其工作频率可达到60MHz，这对于Time-To-Count技术是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能，可以直接读取TC中的计数值，也就是说不再需要调用中断函数读取TC值，从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上，使用了高速的ARM芯片，对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进，进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先，讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法，并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法，对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别，以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着，详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论，通过高速32位ARM处理器的使用，Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高，对于Y射线总量测量，使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h，数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时，如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度，是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件，在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均，得出随着照射量率的增大，辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10％的范围内，则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h，量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量，量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h，充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性，也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小，杂质时间在其中的比重越来越大，对测量结果的影响也就越来越严重，尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S，所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间，可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出，在标定仪器的K值时，应该在照射量率较低的条件下行，而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时，计数前时间较大，杂质时间对测量结果的影响不明显，数据线斜率较稳定，适宜于确定标定系数K值，而在照射量率较高时，计数前时间很小，杂质时间对测量结果的影响较大，可以明显的在数据线上反映出来，从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析，得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间，并以软件杂质时间为主，通过对程序进行合理优化，软件杂质时间可以通过程序的改进而减少，甚至可以用数学补偿的方法来抵消，从而可以得到比较精确的计数前时间，以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪，用户可以选择不同的工作模式来进行测量，当辐射场较弱时，通常采用规定次数测量的方式，在辐射场较强时，应该选用定时测量的方式。因为，当辐射场较弱时，如果用规定次数测量的方式，会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时，由于辐射粒子很多，产生脉冲的频率就很高，规定次数的测量会加大测量误差，当选用定时测量的方式时，由于时间的相对加长，所以记录的粒子数就相对的增加，从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状，了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理，根据此原理，结合高速处理器ARM7 LPC2132，对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性，该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定，来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响，通过Time-To-Count测量方法的使用，可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言，G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count测量方法后，结合高速微处理器ARM7 LPC2132，此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内，核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍，而且精度也比传统的脉冲计数方法要高，测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述，本文取得了如下成果：对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析，指出了Time-To-Count测量方法的基本原理，并对Time-T0-Count方法理论进行了分析，推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系，从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程，通过高速微处理芯片LPC2132的使用，成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素，如：处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等，重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等，对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签： TimeToCount ARM 辐射测量仪
上传时间： 2013-06-24
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N79E8132移动电源方案功能介绍 本方案的特色是采用新唐生产的兼容MCS-51核心的N79E8132单片机，可以在-40度到85度温度范围内安全工作，具备4K FLASH，4K DATAFLASH，512B RAM，高精度10位ADC，内置带隙电压可省去外部参考电压，内置22.1184M、11.0592M振荡器，并具有可分频的时钟供单片机核心使用，可以根据性能需要灵活选择工作时钟，提高工作效率，具备外部中断、按键中断，可以灵活实现单片机进入掉电模式后的唤醒功能，具备停机、掉电模式，在产品不使用的时候进入掉电模式，实现环保节能，支持ICE仿真工具，ICP、串口ISP烧写，开发硬件成本低。软件开发可以使用KEIL C，容易上手。 充电部分采用通用的TP4056，价格便宜，容易采购，可以通过外部元件灵活配置充电电流。 升压部分采用日本精工的S8365，工作频率1.2M，外置MOS，容易实现大电流，高效率，电感小型化节省成本。 技术参数 1. 输入： USB 5V/1A ，充电电流可达500-850mA，可根据需要进行设置 2. 输出： USB 5V/1A，效率最高可达到90％以上，可根据需要提高到2A 3. 电量指示： （可根据需要自行设定） 四灯全亮 75%-100% 三个指示灯亮 50%-75% 两个灯亮 25%-55% 一个指示灯亮 5%-25% 无指示灯亮 5%以下 4.充电指示： 25%以下 一个指示灯闪 25%-50% 一个指示灯亮 第二个闪 50%--75% 二个指示灯亮 第三个闪 75%-99% 三个指示灯亮 第四个闪 100% 四个指示灯长亮。 5．智能保护： 低电保护：电池电压低于3V时自动关闭升压 放电保护：放电电流大于额定电流自动关闭升压输出(1A模式设置为1.5A保护) 温度保护：检测电池温度，高于55度自动关闭升压输出（可选） 低电流关机：当外部设备的电流需求小于100mA时，关闭升压输出以节省电力。 6．按键操作： 短按按键，4个LED显示剩余电量3～5秒自动关闭 按键长按， LED点亮，闪烁3次后开启升压，显示电量，30秒内没有连接外部设备自动关机。 开机状态长按，点亮照明LED，再长按熄灭照明LED，照明LED点亮状态不会进入自动关机 带照明功能。（可选）8．原理图 9．BOM 序号 类型 参数 位号 封装 数量 1 IC N79E8132AS16 U2 SO16 1 2 IC S8365C U4 SOT26 1 3 IC TP4056 U3 SO8M1T 1 4 贴片电阻 0.1R R25 1206 1 5 贴片电阻 1A R28 1812 1 6 贴片电阻 22R R24 0603 1 7 贴片电阻 22R R30 0805 1 8 贴片电阻 100R R3 0805 1 9 贴片电阻 1K R1 R11 R12 R13 R14 0603 5 10 贴片电阻 2.4K R4 0603 1 11 贴片电阻 10K R6 R15 R21 R22 R23 R29 R31 R32 0603 8 12 贴片电阻 43.2KF R46 0603 1 13 贴片电阻 49.9KF R47 R49 0603 2 14 贴片电阻 68KF R27 0603 1 15 贴片电阻 75KF R48 0603 1 16 贴片电阻 100K R2 R16 0603 2 17 贴片电阻 220KF R17 R26 0603 2 18 贴片电阻 1M R5 R7 R18 0603 3 19 贴片电容 47P C1 C7 0603 2 20 贴片电容 103 C4 C8 C9 C13 C14 0603 5 21 贴片电容 104 C2 C5 C11 C16 C17 0603 5 22 贴片电容 226 C3 C6 C10 C12 C15 1206 5 23 贴片电感 3.6UH/3A L1 WBL076 1 24 二极管 1N4148 D1 SOD323 1 25 LED Blue D2 D3 D4 D5 D6 LED 5 26 二极管 SK34 D7 DO214 1 27 MOS 2N7002 Q2 Q5 SOT23 2 28 MOS AO3400 Q3 SOT23 1 29 MOS AO3401 Q4 SOT23 1 30 USB USB J3 USBAFRSMD1 1 31 USB_MINI USB_MINI J4 USBMINIMICRO 1 32 SWPB SWPB S1 SW7X7H 1 10.部件功能说明
上传时间： 2013-11-15
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使用ABI Cloud Mask算法，结合多种基础的表数据，对MTSAT-1R卫星图像进行了云掩膜分类。将卫星图像中的像素成功分为了4类：“晴空”“似晴空”“似云”“云” 。实验结果表明，本掩膜计算方便，达到了进一步计算下一步数据的要求。
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KEIL C51程序，实现89S52同LCD：RT12864－1R驱动。
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