基于USB总线的微型光谱检测系统研究

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1、西北T业大学硕上学位论文摘要摘要光学、光电子学方法用于非接触测量多组分复杂物质的含量具有快速、无污染的特点，但传统的光学分析仪器不能完全适应自动化以及在线工业检测等方面的需要。本文利用光学多传感器阵列和USB总线，开发了一个微型光谱检测系统(简称MSDS)，该系统克服了传统光学分析仪器体积大、功能单一、检测效率低、成本较高的缺点。论文详细论述了系统的设计方案，具体包括软硬件设计两方面的内容:软件设计由驱动程序设计、固件程序设计和应用程序设计三部分组成;硬件设计由传感器外围电路和接口电路两部分组成。传感器外围

2、电路包括信号产生电路、信号调理电路、信号放大电路和滤波电路:接口电路包括带A/D转换器的ADuC812及其片外扩展的数据储存器、锁存器、USB器件PDIUSBD12和传输数据的RS232串口、USB口。传感器外围电路及接口电路采用PROTEL99SE绘制原理图并制成PCB板。系统体积小、重量轻、功耗低、成本低廉、方便携带，通过USB和串口两种方式与PC机进行通讯，可直接从USB口取电并采用了双电源设计，在便于携带的同时保证了系统的稳定性。最后配置了样本溶液进行实验，验证了系统的可行性。关键词:微型光谱检测系

3、统多传感器阵列USB总线西北工业大学硕七学位论文ABSTRACTABSTRACTTheopticsandoptoelectronicsmethodusedfornon-touchedmeasurementofcontentforcompositematerialhasseveralmerits,suchascelerity,freefrompollutionetc，buttraditionalopticsanalysisinstrumentcannotcompletelymeettherequirement

4、ofautomationandin-situmeasurement.Thispaperhasdevelopedaminispectrumdetectionsystem(MSDS)usingopticalmulti-sensorarrayandUSBbus,whichovercomessomedisadvantagesoftraditionalopticsanalysisinstrumentinbigvolume,highcost,simplexfunctionandlowexaminationefficie

5、ncy.Thedetailedsystemschemeispresented,includingthesoftwareandhardwaredesign.Thesoftwareinvolvesdrivenprogramdesign,firmwareprogramdesignandapplianceprogramdesign.Thehardwareiscomposedofthesensorconditionalcircuitandtheinterfacecircuit.Thesensorconditional

6、circuitachievessignalgeneration,signaladjustmentandsignalamplificationandsignalfilter.TheinterfacecircuitincludesADwC812anditsexpandingstoragecomponent,locks&savecomponent,PDIUSBD12withRS232fromwhichdataistransmited.TheprinciplecircuitdiagramisplottedbyPRO

7、TEL99SE.anditismadeintoaPCBboard.Theexperimentstestedthesystemwithexcellentperformancesoncubage,weightandpowerconsumption.ItisabletocommunicatewithPCbyRS232interfaceaswellasUSBinterface,andcanbesuppliedbyUSBconveniently.Finally,thesampleaquaexperimentverif

8、yedthepossibilityofthesystem.KeywordsMinispectrumdetectionsystem,Multi-sensorarray,USBBus西北工业大学硕士学位论文绪论第一章绪论1.1引言在生命科学、医药、食品分析、环境监测、航空动力学分析、航天、遥测分析、工业生产过程和化学反应过程的自动监测等众多领域，人们用多种方法对液体样品进行分析、分离和检测，如在生命科学领域对蛋白质多