STM32单片机的光谱仪数据采集与处理系统

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由于CCD为低功耗器件，它在输出转换后的电压信号时电流较小加以处理直接应用在后期信号采集中，可能不足以驱动后面的采集电路。如果不所以在CCD信号输出与CCD信号采集之间要增加一个电路模块，用于对CCD输出信号进行调理，提高它的驱动能力及抗干扰能力，本系统采用LT6231放大器组成的电路来对CCD的输出信号进行缓冲，增加其驱动能力，如图4-6所示:

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图中SS为参考地电平，Vos为直流输出电压，也是没有光信号时的输出电压值，当有光信号进入时，直流输出电压会降低，降低的电压值为CCD像元输出的信号电压，当输入光达到饱和时，CCD像元的饱和电压典型值为600mV，即无光信号时，CCD芯片的输出最大电压值为2.5V，光达到饱和时，CCD芯片输出最小电压值为1.9V.分析可知，CCD芯片输出电压值在微处理器芯片内部ADC的采集电压范围内((0一2.5V)，故输出电压信号不需要放大，但是输出信号电流较小，噪声较大，系统中采用LT6231运算放大器组成的单增益放大电路可以有效降低CCD的输出噪声，并增大CCD信号的输出电流，为后续的数据采集提供足够的驱动能力。

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SD卡接口采用的是SPI通信接口，图中SPISCK为SPI通信时钟线，SPIMOSI和SPIMISO为通信的数据线，第十个引脚SDCD是用来检测SD卡是否插入插座，第一个引脚SPICS是SPI通信使能引脚，即当SD卡处于工作状态时，先将SPICS引脚置位低电平;当不需要使用SD卡时，可以将SPICS引脚置位高电平，这时SD卡基本不再消耗电流，可降低功耗。SD卡作为一个存储设备，在计算机端时，可以利用计算机已经有的系统进行文件的读取与写入，但在单片机系统中，由于单片机本身没有装载系统，不能直接对SD卡内部直接进行读写操作，所以系统中选用了一个通用的文件系统模块一FatFs}FatFs的编程遵守的是ANSIC格式语法标准，因此，它独立于硬件架构，移植性强，可以在不做任何改变的情况下被移植到常用的微控制器中，它可以快速访问多个文件，也支持多个驱动器和分区，预留了应用接口，可以方便实现文件的读取。在本系统中，可以将所有数据存入一个文件，也可以每天存储一个文件[58]。为了满足光谱仪系统的定时存储功能，可以在工作前将光谱仪需要定时工作的时间按照固定格式存入一个文本文档中，这样在工作时，可以让微处理器自动读取对应文件，核对时间，当时间到达时，才进行采集;也可以在光谱仪工作时连接上位机，利用USB接口或者RS232串口将定时工作的时间信息发送给微处理器，微处理器接收后保存入SD卡中固定文档，也会自动核对时间，达到定时采集的目的。

STM32单片机的光谱仪数据采集与处理系统

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