摘要：文中介绍了一种根据STM32微处理器的γ能谱仪的研发。该仪器由主探测器、主控电路，GPS模块，SD卡存储模块，USB接口电路构成。是一种集辐射强度检测、辐射源地理方位定位，数据存储，USB传输等功用于一体的监测体系，大大丰厚并提高了能谱仪的功用。
跟着对天然辐射场中低能量γ谱学及其运用的深入研究，γ能谱仪不仅在固体矿藏勘探、油气普查、水文和工程地质查询等工业生产及科学研究方面，乃至在民用的环境辐射场查询、建材与修建装修资料放射性检测方面，都得到广泛的运用，运用场合的杂乱多样化对核辐射丈量仪器提出新的需求。传统的核辐射丈量仪器常选用探头与主控仪器别离的方法，并且主控仪器一般选用32位ARM7处理器乃至8位单片机体系来进行操控，数据收集常选用速度较低的ADC芯片。硬件电路杂乱、体积大、集成度低、功用单一。近年ARM公司Cortex—M系列ARM核的推出将微操控器的功用提高到一个簇新的高度，一起功耗与本钱大大下降。本文介绍一种首要根据最新Cortex—M3核的STM32微处理器，运用NaI探测器，交融无线通讯，方位定位功用、具有大容量SD卡文件数据存储、USB传输接口的γ能谱仪规划。
1 体系整体结构
天性谱仪是以意法半导体出品的STM32芯片为主操控器，调配NAI探测器及外围电路构建的硬件渠道;以嵌入式实时操作体系uCosII2.9.0为软件渠道，进行驱动开发，运用程序办理。体系整体结构如图1所示。
2 体系硬件规划
电源部分选用锂电池组供电，经过电源办理模块发生探头所需高压外，还需供给信号调度，操控回路所需作业电源;主操控器部分收集GPS模块定位数据，实时时钟模块时刻数据，加入到辐射丈量数据中作为数据标志;一起将丈量成果显现在TFT液晶屏上，或许经过USB电路传送至上位机;在主操控效果下，体系守时会将丈量数据保存至SD卡，存储数据以备回查。在体系硬件规划中，主操控器回路，前置扩大及脉冲成型电路、鉴别电路及GPS电路是天性谱仪要点改善之处。谱仪硬件组成如图2所示。
2.1 主操控器STM32
为了充分发挥Cortex—M3核特色，下降能谱仪功耗的一起提高体系处理速度和其他功用，体系选用STM32系列32 Bit微操控器，芯片型号为STM32F103ZETT6。该芯片作业频率为72 MHz，内置高速存储器，64K的SRAM和512K的Flash，具有丰厚的增强IO端口和衔接到两条APB总线的外设。器材包含两个12 bit的ADC，3个通用16 Bit守时器和一个PWM守时器，还包含规范和先进的通讯接口：2个I2C和SHI，5个USART，1个USB和CAN。作业电压为常见的3.3V。该芯片专门规划于集高功用、低功耗、实时运用、具有竞赛价格与一体的产品规划范畴需求。
2.2 前置扩大及脉冲扩大成形电路
为了满意现场作业活络的脉冲扩大器要求，选用φ75×75 mm NaI(TI)探测器，能量分辨率一般可到达8%(铯137源)。探测器作业后经光电倍增管发生的信号首要经过前置扩大器和主扩大器调度，用于对探测器输出信号的起伏扩大和脉冲成形。前置扩大器由高速、低漂移、宽频带集成运算扩大器AD844构成的电压跟从器，主扩大器包含极零相消电路、可调主扩大器、有源积分滤波电路。主扩大器由AD8066配套周围电路组成如图3所示。
图4为积分滤波成形电路。前一级是二阶有源积分滤波成形电路。随后紧跟一级无源RC积分电路。核脉冲信号经过积分滤波成形电路后，就可以得到顶部较圆，信噪比较高的高斯型波形信号，便利后续电路处理。
2.3 鉴别电路
脉冲整形后信号经过峰值检测及相应操控电路，然后送入主操控器模数转换器进行收集。为消除高能或低能噪声对丈量的搅扰，对脉冲起伏需选用起伏鉴别器来对信号进行鉴别，只允许必定起伏的脉冲经过，供后继电路收集。此部分电路选用LM339电压比较器，其输入阻抗高，开环增益大，电压上升速率快，康复时刻短，详细规划如图5所示。
2.4 GPS电路、实时时钟电路及SD卡存储电路
传统谱仪仅完成辐射强度实时丈量，对丈量点详细方位及丈量详细时刻无法记载，也无法完成很多数据的存储，以供给历史数据回查功用。为了战胜以上缺陷，天性谱仪进行了改善。
为了完成辐射源实时方位的监测，体系需求装备定位设备，因为辐射源的适用场合首要是室内，而一般的GPS在室内无信号，无法满意实践运用需求，本体系选用GPS和CDMA移动通讯两层定位技能的GPS-one模块来完成辐射源的实时定位，GPS-one是美国高通公司开发的根据CDMA
技能规范的定位技能，选用Client/Server方法。他将无线辅佐A—GPS和高档前向链路AFLT三角定位这两种定位技能有机结合，完成高精度、高牢靠性和较高定位速度。在A—GPS定位技能无法运用的环境中，会主动选用AFLT三角定位技能，然后保证定位的成功率和准确度。本谱仪运用的GPS-one模块详细型号为DTGS8—8000 DTGS8—800模块具有规范的RS232接口，可经过TTL—RS232转换器与STM32衔接，选用规范的AT指令驱动模块作业。
辐射强度丈量数据的存储物理介质为高密度SD卡，运用STM32内部集成的SDIO接口扩展的micro—SD卡作为数据存储;实时时钟电路选用DS1337日历芯片，运用STM32内部集成的串行I%&&&&&%总线接口与之衔接。上述设备衔接方法简略，通讯牢靠，大大下降了体系尺度，提高了稳定性。
