资源描述：
《基于MSP430单片机控制的近红外光谱仪用光源.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、#30#∃测控技术%2009年第28卷第9期基于MSP430单片机控制的近红外光谱仪用光源张银桥,张小超(中国农业机械化科学研究院,北京!100083)摘要:在使用近红外光谱仪器对农产品成分的含量进行测量时,光源的稳定性对测试结果非常重要。介绍了一种使用单片机控制的光源稳定系统,它通过AD采集反馈电压,运用数字PID算法,通过控制DA输出来调整NMOS场效应管的导通情况,从而达到稳定卤素灯工作电流的目的。该光源系统工作稳定可靠,控制精度优于0.02%,可作为近红外光谱仪专用光源。关键词:MSP430;AD7705;PID;光源;近
2、红外中图分类号:TH744!!文献标识码:A!!文章编号:1000-8829(2009)09-0030-04MSP430MCUBasedLightSourceforNIRSpectrometerZHANGYinqiao,ZHANGXiaochao(ChineseAcademyofAgriculturalMechanizationSciences,Beijing100083,China)Abstract:ItisveryimportanttouseaNIRspectroscopywhichisequippedwithastab
3、ilitylightsourcetomeasurethecompositioncontentoftheagriculturalproducts.Astabilitylightsourcesystemwhichiscontrolledbyamicrocontrollerisintroduced.Atfirs,titcollectsthefeedbackvoltagethroughanADconverter,andthenitusesadigitalPIDalgorithmtogettheoutputvalue.Accordingto
4、this,themicrocontrollercontrolsaDAconvertertoadjusttheNMOSFETworkingstatetostablethecurrentofhalogenlamp.Thesystemisstableandreliable,andtheaccuracyisbetterthan0.02%.ItcanbeusedasadedicatedlightsourceforNIRspectroscopy.Keywords:MSP430;AD7705;PID;lightsource;NIR!!目前,近红
5、外光谱仪器的探测器精度越来越高,与件部分包括单片机工作电路、AD采集电路、DA控制此同时,人们对目标对象含量的精度要求也越来越高,电路、卤素灯工作回路和反馈电路;软件部分包括PC因而光源的细微变化都可能极大地影响测量精度,尤与单片机的串口通信、反馈信号的采集、滤波、数字其对低浓度的成分来说,更有可能会出现错误的结果,PID控制和DA输出。系统框图如图1所示。所以光源的稳定性对于测试精度来说是非常关键的。近红外光的波长范围介于0.8~2.5m,由黑体辐射定律可知,在3000∀左右的色温下近红外谱区的辐[1]射效率很高,因此一般用卤
6、素灯。本研究所提出的光源采用的是德国OSRAM公司的12V卤素节能灯杯,平均寿命达4000h。本设计目的是为自主研发的近红外光谱仪开发一款稳定可靠的配套光源。图1!系统框图1!系统总体设计系统上电初始化完毕后,单片机将PC下达的卤光源控制系统主要包括硬件和软件两个部分:硬素灯工作电压与AD采集得到的反馈信号一起经数字PID算法处理得到控制输出,经DA输出给场效应管收稿日期:2009-05-22的栅极,从而对反馈电压进行调整,形成闭环系统。由基金项目:农产品品质检测和商品化技术装备研究与开发课题(2006BAD11A12)于反馈
7、电压采至于卤素灯工作回路里的低阻值精密电作者简介:张银桥(1980),男,湖北人,工程师,硕士研究生,阻,也就相当于得到了反馈电流,从而实现了控制电流主要研究方向为自动检测与控制技术。的效果。基于MSP430单片机控制的近红外光谱仪用光源#31#2!系统硬件设计该系统采用了美国TI公司的超低功耗处理器MSP430F169型单片机。它采用冯#诺依曼结构,RAM、ROM都位于同一个地址空间内,最大寻址地址为62KB(60KBFlash,2KBRAM)。内部集成有1个硬件乘法器、1个精确的模拟比较器、2个具有捕捉/比较寄存器的定时器
8、、8路外部和4个内部12位A/D转换器、片内看门狗定时器、2个串行通信接口以及48个I/O引脚,每个I/O口分别对应输入、输出、功能选择、中断等多个寄存器,功能口和通用I/O口可复用,增强了端口功能和灵活性,提高了对外围设备的开发[2]能力。2.1
