基于ARM嵌入式近红外光谱仪器的研制

分享到:

        本文介绍了基于ARM微处理器的嵌入式近红外光谱仪器设计,并给出了仪器的软件和硬件的设计方案。

        设计应用了最先进的ARM嵌入式技术,利用ARM丰富的内部设备,实现了光谱数据的传输和基于触摸屏的人机交互平台。实现近红外光谱仪器操作简单化,体现了ARM微处理器的优胜之处。

        1.  引言

        近红外光谱主要是由分子振动的非谐振性使分子振动从基态向高能级跃迁时产生的,记录的主要是含氢基团C-H、O-H、N-H等振

        动的倍频和合频吸收[1],具有丰富的物质结构和组成信息,非常适合用于碳氢有机物质的组成性质测量。近红外光谱作为迅速

        崛起的光谱分析技术在分析测试领域中起的作用越来越引起人们关注,由于样品在分析时基本不需要处理,且不破坏和消耗样品,

        自身又无环境污染,近红外光谱分析技术堪称是绿色分析仪器的典型代表[2],该技术已广泛应用于各领域包括农作物质量检测、

       食品成分分析、药物制剂分析、血氧的测定、石化工业分析、烟草行业中的应用等,是分析领域中最为活跃的热点。

       文中采用基于ARM9内核的嵌入式系统S3C2410A为核心开发近红外光谱分析仪器。 作为32位的RISC(Reduced Instruction Set Computing)架构,基于ARM核的微控制器芯片具有较高的运行速度、较大的地址空间、低功耗和高性价比,具备在其上运行一个完整的嵌入式操作系统的能力,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。利用ARM

       来开发近红外光谱分析仪器,以触摸屏作为人机交换平台,取代了传统的键盘,脱离了定标等分析软件对微机的依赖,最终使用户在指引下通过简单的操作对样品进行检测。

       2. 仪器结构与工作原理设计

        2.1总体结构

        本设计是基于ARM微处理器的滤光片型近红外光谱仪。总体结构如图(1)所示。光学系统中的光电检测信号经过ADC后,并行输入到单片机中进行初步数据处理,再由单片机串行发送到ARM微处理器中,利用ARM微处理器对光谱数据进行定标和分析,以及实现对光学系统、打印机和显示操作系统的控制。

图(1)总体结构图

       2.2仪器光学原理结构

       在近红外光谱测量技术中,对于分立波长型仪器是测量几个特定波长的光谱数据,并建立样品浓度与这些数据的关系。滤光片型的近红外仪器属于分立波长测量仪器,设计分别选取了在近红外光谱区内的11块不同透射波长的窄带干涉滤光片作为光谱仪器的分光系统。工作原理是:由光源发出的光经过滤光片得到一定带宽的分析光,当光进入样品内部后,通过与样品内部的漫反射作用返回表面,由光电检测器进行检测。漫反射光是分析光和样品内部分子发生了相互作用后的光,因此负载了样品的结构和组成信息,可用于样品成分测量。在测量过程中通过对滤光片盘的转动来得到不同波长的光,从而实现分光。

      2.3 仪器的电学原理结构

       本设计分为光谱数据采集系统和嵌入式控制系统两部分。

图(2)电学原理设计图

     

继续阅读
外媒:英国政府或将阻止英伟达收购Arm

英伟达上个月正式宣布将以400亿美元的价格从软银手中收购Arm。此前有证券机构认为,这笔收购案所面临的最大挑战将会是中国监管机构的批准。

ARM是如何成为互联网科技领域的世外高人的?

每当说起国外的互联网发展,我们总是不自觉将目光锁定美国硅谷。那么,要说英国的互联网公司,你能想到什么?远在美国硅谷之外,被誉为英国最成功的科技公司,敢和英特尔拍桌子的竞争对手——ARM。和互联网浪潮中默默无闻的英国一样,低调到很少有人听说过这个名字,但这并不影响他“统治全球”的节奏

市场传言称半导体业巨变 英特尔拟购英飞凌 苹果或收购ARM

据国外媒体报道,近日有传闻称,欧洲芯片生产商英飞凌和ARM已经成为收购的目标,其中英特尔有意收购英飞凌,而苹果可能收购ARM。受收购传闻以及苹果超预期业绩的刺激,英飞凌和ARM的股价在

谭军为什么要离开ARM?

谭军为什么要离开ARM

ARM发布超低功耗物理IP技术 驱动下一代微控制器

近日宣布推出超低功耗物理IP库,驱动下一代高功效微控制器。与0.18um G技术相比,ARM 0.18um超低功耗库(uLL)与ARM Cortex处理器系列固有的电源管理优势以及TSMC 0.18um嵌入式闪存uLL/HDR“高数据保留”(high data retention)工艺相结合,可以帮助SoC 设计师减少最高达10倍的功耗漏损。