專利名稱：基于數(shù)字信號(hào)處理器dsp的光譜數(shù)據(jù)采集分析器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光譜數(shù)據(jù)采集與分析領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP的光譜數(shù)據(jù)采集分析器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光譜數(shù)據(jù)采集與分析過程主要是待測(cè)的光信號(hào)通過光電器件(比如CCD，光電倍增管)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)；模擬電信號(hào)經(jīng)過放大后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)送入PC；在PC上對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分析，得到需要的信息。這個(gè)過程存在兩個(gè)缺點(diǎn)1，光譜數(shù)據(jù)的分析處理由PC來完成，這在某些試驗(yàn)場(chǎng)合會(huì)帶來很大的不便；2，采集來的光譜數(shù)據(jù)量往往非常巨大，如果經(jīng)過單片機(jī)傳給PC，傳輸數(shù)據(jù)過程費(fèi)時(shí)；3，PC機(jī)在分析計(jì)算不夠快捷。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的使光譜數(shù)據(jù)采集與分析儀使用的場(chǎng)合更加方便，使PC機(jī)大量的光譜數(shù)據(jù)采集減輕負(fù)擔(dān)，節(jié)省時(shí)間并使分析計(jì)算更為快捷。
一種基于DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的光譜數(shù)據(jù)采集分析器，包括光譜接收系統(tǒng)的光譜儀、光電器件、放大A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)之間接有數(shù)字信號(hào)處理器DSP，A/D轉(zhuǎn)換器為數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入端，計(jì)算機(jī)為數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器DSP連接有顯示模塊。
所述的用DSP對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的步驟為(1)、軟件開始，(2)、軟硬件初始化，(3)、從AD模塊讀數(shù)據(jù)，(4)、計(jì)算得到濃度數(shù)據(jù)，(5)、是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求，
(6)、若有進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)，(7)、發(fā)送數(shù)據(jù)后回到是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的否端，一同進(jìn)入是否退出，若沒有數(shù)據(jù)請(qǐng)求，直接進(jìn)入是否退出，(8)、如果退出，進(jìn)入退出程序；若不退出，進(jìn)入從AD模塊讀數(shù)據(jù)。
所述的軟硬件初始化步驟如下(1)、開始，(2)、初始化時(shí)鐘模塊，(3)、初始化I/O，(4)、初始PWM電路，(5)、初始化AD芯片，(6)、初始化串口，(7)、初始化變量，(8)、結(jié)束。
本實(shí)用新型的主要內(nèi)容是使用DSP處理器代替通用處理器對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器。使用這種芯片有如下優(yōu)點(diǎn)1，通用處理器無法完成密集乘法任務(wù)，即使是一些現(xiàn)代的GPP，GPP為圖形性能基元，也要求多個(gè)指令周期來做一次乘法。而DSP處理器使用專門的硬件來實(shí)現(xiàn)單周期乘法。DSP處理器還增加了累加器寄存器來處理多個(gè)乘積的和。這將大大提高光譜數(shù)據(jù)處理的速度。2，傳統(tǒng)上，通用處理器使用馮.諾依曼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)存儲(chǔ)器空間通過一組總線(一個(gè)地址總線和一個(gè)數(shù)據(jù)總線)連接到處理器核。通常，做一次乘法會(huì)發(fā)生4次存儲(chǔ)器訪問，用掉至少四個(gè)指令周期。而DSP芯片采用了哈佛結(jié)構(gòu)，將存儲(chǔ)器空間劃分成兩個(gè)，分別存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。它們有兩組總線連接到處理器核，允許同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行訪問。這種安排將處理器存貯器的帶寬加倍，更重要的是同時(shí)為處理器核提供數(shù)據(jù)與指令。這一優(yōu)點(diǎn)將有效地解決光譜數(shù)據(jù)龐大，存取數(shù)據(jù)系統(tǒng)開銷過大的問題。3，在開發(fā)軟件上DSP有整套的指令系統(tǒng)，有助于最大限度的發(fā)揮硬件效能，而通用處理器則沒有?；贒SP芯片的上述特點(diǎn)，尤其是處理數(shù)字信號(hào)速度快的特點(diǎn)，我們考慮在DSP中對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，而只將結(jié)果數(shù)據(jù)傳給PC，這樣節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。其具體過程如下待測(cè)的光信號(hào)通過光電器件轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)；模擬電信號(hào)經(jīng)過放大后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)在DSP中分析處理，得到結(jié)果數(shù)據(jù)；將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊或傳給PC。
本實(shí)用新型的效果本實(shí)用新型已經(jīng)成功地應(yīng)用于紫外吸收法機(jī)動(dòng)車尾氣NO、C4H6和煙塵道邊檢測(cè)儀中，在此儀器中采用高速DSP對(duì)紫外光譜信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到各種污染氣體的濃度數(shù)據(jù)，再將濃度數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊或傳送給PC。由于節(jié)省了傳送光譜數(shù)據(jù)的時(shí)間，大大加快了儀器的檢測(cè)速度，它能在一秒鐘內(nèi)完成NO、C4H6和煙塵檢測(cè)給出結(jié)果。


圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型軟件總體流程圖。
圖3為本實(shí)用新型軟硬件初始化流程圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖，其中1、光譜儀，2、光電器件，3、A/D模塊，4、數(shù)字信號(hào)處理器，5、顯示模塊，6、計(jì)算機(jī)，7、用戶，8、軟件開始，9、軟硬件初始化，10、從AD模塊談數(shù)據(jù)，11、計(jì)算得到濃度數(shù)據(jù)，12、是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求，13、發(fā)送數(shù)據(jù)，14、是否退出，15、退出程序，16、開始，17、初始化時(shí)鐘模塊，18、初始化I/D，19、初始化PWM電路，20、初始化AD芯片，21、初始化串口，2始化變量，23、結(jié)束。
本實(shí)用新型已經(jīng)成功地應(yīng)用于紫外吸收法機(jī)動(dòng)車尾氣NO、C4H6和煙塵道邊檢測(cè)儀中，在此儀器中采用高速DSP對(duì)紫外光譜信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到各種污染氣體的濃度數(shù)據(jù)，再將濃度數(shù)據(jù)輸出到顯示模塊或傳送給PC。
本實(shí)用新型基于數(shù)字信號(hào)處理器的光譜數(shù)據(jù)采集分析器使用狹縫式分光光譜儀1，光電器件2，列陣探測(cè)器，將A/D轉(zhuǎn)換模塊3后的數(shù)字信號(hào)送入高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP 4，由DSP 4接收測(cè)量數(shù)據(jù)并快速進(jìn)行濃度反演分析，濃度反演分析軟件為現(xiàn)有技術(shù)已固化在DSP 4中讀取，將計(jì)算結(jié)果送入顯示模塊5或傳輸給計(jì)算機(jī)6。即DSP 4數(shù)字信號(hào)處理器和顯示器模塊5接于A/D轉(zhuǎn)換模塊3和計(jì)算機(jī)6之間。
本裝置使用在紫外光譜吸收法道邊實(shí)時(shí)遙測(cè)機(jī)動(dòng)車尾氣中一氧化氮NO，碳氧化合物C4H6和煙塵的接收裝置中。
軟件流程用DSP對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的步驟為(1)、軟件開始，(2)、軟硬件初始化，(3)、從AD模塊讀數(shù)據(jù)，(4)、計(jì)算得到濃度數(shù)據(jù)，(5)、是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求，(6)、若有進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)，(7)、發(fā)送數(shù)據(jù)后回到是否有數(shù)據(jù)請(qǐng)求的否端，一同進(jìn)入是否退出，若沒有數(shù)據(jù)請(qǐng)求，直接進(jìn)入是否退出，(8)、如果退出，進(jìn)入退出程序；若不退出，進(jìn)入從AD模塊讀數(shù)據(jù)。
軟硬件初始化步驟如下(1)、開始，(2)、初始化時(shí)鐘模塊，(3)、初始化I/O，(4)、初始PWM電路，(5)、初始化AD芯片，(6)、初始化串口，(7)、初始化變量，(8)、結(jié)束。
權(quán)利要求1.一種基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP的光譜數(shù)據(jù)采集分析器，包括光譜接收系統(tǒng)的光譜儀、光電器件、放大A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)之間接有數(shù)字信號(hào)處理器DSP，A/D轉(zhuǎn)換器為數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸入端，計(jì)算機(jī)為數(shù)字信號(hào)處理器DSP的輸出端，數(shù)字信號(hào)處理器DSP連接有顯示模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于數(shù)字信號(hào)處理器DSP的光譜數(shù)據(jù)采集分析器，屬于光譜數(shù)據(jù)采集與分析領(lǐng)域，包括光譜接收系統(tǒng)的光譜儀、光電器件、放大A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)，其特征在于將數(shù)字信號(hào)處理器DSP接于A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)之間，A/D轉(zhuǎn)換器為DSP的輸入端，計(jì)算機(jī)為DSP的輸出端，DSP對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。本實(shí)用新型應(yīng)用于紫外吸收法機(jī)動(dòng)車尾氣NO、C4H6和煙塵道邊檢測(cè)儀中，能在一秒鐘內(nèi)完成NO、C4H6和煙塵檢測(cè)給出結(jié)果。
文檔編號(hào)G01N21/01GK2741040SQ0322001
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者陸釩, 陸亦懷, 劉文清 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所