单片机控制的光谱数据采集系统设计与应用

"一种用单片机控制的光谱数据采集系统" 本文介绍了一种基于单片机控制的光谱数据采集系统，适用于光电倍增管（PMT）和电荷耦合器件（CCD）两种不同类型的光电转换器。该系统能够适应不同探测器输出的信号形式，通过设置控制开关的状态，实现对模拟信号（PMT输出）和视频脉冲信号（CCD输出）的采集。 在光谱测量中，PMT常用于慢变化、高精度的测量，而CCD则适合于处理强度随时间变化的光谱信号，如荧光和磷光。PMT输出连续的模拟信号，而CCD输出视频脉冲信号。系统设计的关键在于单片机的智能控制，它能检测、判断并执行相应的操作，确保对不同输入信号的有效采集。 系统结构包括以下几个关键部分： 1. **单片机**：作为系统的核心控制器，负责整个数据采集过程的管理和协调。 2. **CCD时序产生电路**：为CCD提供必要的时序信号，确保其正确地逐位采样和输出光谱信息。 3. **多路选择开关**：根据需要切换到适当的探测器，适应PMT或CCD的工作模式。 4. **A/D采样电路**：将模拟信号转换为数字信号，以便单片机处理。 5. **存储器**：暂时存储采集到的光谱数据，等待进一步处理。 6. **并行口**：用于与计算机通信，将采集到的数字信号传输到计算机。 7. **倍增管高压调整电路**：针对PMT，提供所需的高压电源，优化信号放大。 在CCD工作时，光束通过狭缝和光栅后在CCD上成像，每个像元对应特定的波长。CCD输出的视频脉冲信号经过采样电路，根据信号位数确定波长，幅度表示光谱能量。PMT工作时，通过负载电阻测量信号电流产生的电压降，获取光谱信息。 系统设计的优势在于其灵活性和实用性。单片机控制下的数据采集不仅简化了硬件设计，还提高了数据处理的效率。通过并口直接与计算机连接，可以快速地进行数据处理、计算，并实时显示和打印光谱曲线，满足光谱测量的实时性和精确性要求。 这种单片机控制的光谱数据采集系统结合了PMT和CCD的优点，能够处理各种光谱测量任务，具有广泛的应用前景，特别是在瞬态发光光谱测量等领域。