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【6h】

自动光栅单色仪测控软件系统的设计与实现

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第1章绪论

1.1光谱仪器的发展历史

1.2光谱仪器的国内外发展现状以及趋势

1.2.1发展现状

1.2.2发展趋势

1.3课题研究的来源、目的和意义

1.4本章小节

第2章光栅单色仪的工作原理和系统设计

2.1光栅单色仪的分光原理

2.2光栅单色仪的光路系统

2.3光栅单色仪的总体结构设计

2.4光栅单色仪的硬件系统设计

2.4.1电源

2.4.2微处理器

2.4.3步进电机及步进电机驱动器

2.4.4通信接口

2.4.5接收器

2.5技术指标

2.6本章小结

第3章下位机软件的设计与实现

3.1下位机软件的开发环境

3.2下位机软件的总体方案设计

3.3下位机软件的实现

3.3.1通信协议的制定

3.3.2 CH372的固件程序

3.3.3步进电机的控制

3.3.4数据采集

3.3.5 Flash参数的读取

3.4本章小节

第4章上位机软件的设计与实现

4.1上位机软件的开发环境

4.2上位机软件的总体方案设计

4.3上位机软件的实现

4.3.1界面的实现

4.3.2定时器

4.3.3 CH372的驱动程序

4.3.4 CH372的应用程序

4.3.5帮助文件

4.3.6可执行文件

4.4上位机软件开发库

4.5上位机软件实现的主要功能

4.5.1显示和处理

4.5.2校准

4.5.3文件操作

4.6本章小节

第5章实验结果与分析

5.1结果

5.2分析

5.3本章小节

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表的论文与研究成果

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摘要

单色仪是一种对光子的能量或波长进行高分辨分析和选择的光学仪器,是从事光学和电子学研究的基础光谱分析仪器。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,许多应用领域对单色仪的测量精度、自动化程度、体积大小等性能提出了更高要求,而目前广泛使用的单色仪普遍存在着体积大、价格昂贵、精度不高,使用不方便等缺点,因此研制一套全新的测控软件系统,具有重大的科学意义、巨大的市场潜力和广阔的发展前景。主要工作如下:
   (1)研究光栅单色仪的测量原理和光路系统,分析测控系统的结构设计和硬件设计,提出了自动光栅单色仪测控软件系统的设计方案。
   (2)基于USB总线接口芯片CH372,制定通信协议,构建上下位机通信系统,提高了数据传输的速度和数据处理的实时性。
   (3)编制下位机软件,选用Keil Software公司的μ Vision3作为开发环境,缩短了开发周期,降低了开发成本,易于移植和升级。下位机软件主要实现各种控制功能,保证数据高效、稳定的传输,提高系统的集成度和可靠性。
   (4)编制上位机软件,选用Borland公司的C++Builder作为开发环境,可视化的界面设计功能,易学易用,提高了编程效率。上位机软件主要处理人机交互,实现测量过程的自动控制,完成测量曲线、数据的显示和保存等功能。人机交互界面具有直观、友好、清晰和响应及时的特点,应用软件功能强大,便于操作和维护,可靠性高。
   (5)实验研究结果表明,光栅单色仪测控系统提高了光谱扫描的自动化程度、扫描速度和测量精度。目前仪器正处于试运行阶段,工作状态正常,运行结果良好,已经达到了预期的效果,即将进入市场投放,进行批量化生产,取得经济效益和社会效益。

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