基于STM32的多功能γ能谱仪设计

2.5 其他外围电路

经过外围电路调理过的核辐射脉冲信号通过STM32内置的高速ADC进行测量，STM32F103ZET拥有两个12bit的ADC，其VREF+，VREF-为基准电压输入引脚。基准电压输出电路采用REF3233，为系统提供精密3.3 V参考电压，保障数据采集精确。

利用STM32内置全速USB2.0接口，配合若干电阻电容，扩展USB接口，作为上位PC机与谱仪通讯使用。上述部分具体连接电路在此不予赘述。

3 系统软件设计

系统设置数据处理、LCD实时显示、键盘扫描、SD卡数据读写、GPS位置定位数据处理、处理USB数据传输和消息处理一共7个任务。由于核信号的随机性和峰值信号的时间间隔不可预料性。辐射强度测量重要数据处理，采用DMA中断方式，保证采集数据能够快速得到处理。

各个任务利用uCosII提供的消息队列机制循环处理上位机命令和键盘命令。消息任务中设置消息处理函数，根据命令不同，通知数据处理任务处理数据，通知SD卡任务备份数据，以及将GPS加入至辐射测量数据等。键盘扫描任务进行用户指令的识别，将其发送到消息处理任务;LCD显示任务完成辐射数据谱线及相关参数的显示。

SD卡数据存储采用开源的FAT32文件系统包FATFS0.07C完成，SD卡数据任务运行时首先进行文件系统的相关结构体初始化，然后响应按键指令后将测量数据采用定期或非定期写入，以后后续使用进行翻查。USB数据传输任务响应上位机指令，将实时数据或从SD卡读取历史数据传输至上位机。

在STM32上电复位后，首先进行设备自检，硬件设备无误后启动操作系统并创建任务，开始运行应用程序。

4 结论

通过实地使用，实测137Cs放射源能谱很清楚看出137Cs发出的全能峰、康普顿峰和反射峰。其能量分辨率达到10%左右。

该系统其他技术参数为：γ射线能量分析范围为20 keV～3.0 MeV，连续测量数据符合放射性统计涨落规律，使用NAI探测器时，整机功耗为小于990 mW，实测USB最大传输速率为1 Mbps，在核辐射现场测量中有较好的应用前景。