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基于DSP的小型质谱仪主控系统研究

作　者: 戴群雄
导　师: 周志权
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 小型质谱仪时序射频调幅信号质谱信号采集串口通信
分类号: V447
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着航天技术的不断发展,小型质谱仪逐渐成为月球资源探测等航空、航天领域中必备的科学仪器之一。本文根据课题要求,从小型离子阱质谱仪的组成和工作原理出发,设计了一套配合其工作的软硬件系统。在系统设计中,采用DSP芯片实现对整个系统的控制和管理。本文将系统整体功能分为五个部分来实现,即:系统总体时序、射频调幅信号控制系统、采样系统、通信系统以及终端数据系统。系统总体时序是本课题研究的重点,离子阱质谱仪的整个工作过程以及质谱信号的处理都是依托该时序而进行。射频调幅信号控制系统是配合离子阱质谱仪工作的关键所在,从离子进入离子阱到质谱信号的产生都是在它的控制下进行。采样系统负责质谱信号的采集。通信系统负责将质谱信号发送给终端数据系统。终端数据系统则借助通信系统实时控制系统的整个工作流程。根据系统整体设计方案,结合硬件设计和软件设计来实现系统的功能。系统的硬件设计包括总体控制单元、射频调幅信号生成单元以及采样和通信单元硬件电路的搭建。接下来在搭建好的硬件平台上进行软件设计,由此来支持配合整个系统的工作。系统的软件设计主要从DSP系统初始化、时序控制、质谱信号采集与串口通信以及DA系数表的建立这几个部分来展开。本文最后对系统的功能如时序控制、射频调幅信号控制、质谱信号采样以及串口通信进行验证。通过编程调试,系统的这些功能都能够按照课题给出的要求得以实现,系统正常运行。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究的目的及意义  9
  1.2 国内外质谱技术的发展及现状分析  9-13
    1.2.1 离子阱质谱仪的发展及现状分析  10-12
    1.2.2 数字信号处理器的发展及现状分析  12-13
  1.3 论文的研究内容及结构  13-15
第2章系统整体方案设计及电路仿真  15-29
  2.1 离子阱质谱仪的组成及工作原理  15-18
    2.1.1 离子阱质谱仪的组成  15-17
    2.1.2 离子阱的工作原理  17-18
  2.2 系统总体时序设计  18-19
  2.3 射频调幅信号控制系统设计  19-23
    2.3.1 正弦载波信号设计  20-22
    2.3.2 幅度调制  22-23
  2.4 采样和通信系统设计  23-26
    2.4.1 采样系统设计  24-25
    2.4.2 通信系统设计  25-26
  2.5 电路仿真  26-28
  2.6 本章小结  28-29
第3章硬件系统设计  29-49
  3.1 系统总体控制单元  29-31
  3.2 射频调幅信号生成单元  31-41
    3.2.1 载波和调制信号生成单元  31-40
    3.2.2 模拟调幅单元  40-41
  3.3 采样单元和通信单元  41-46
    3.3.1 AD采集单元  42-44
    3.3.2 串口通信单元  44-46
  3.4 PCB板的设计  46-48
  3.5 系统实物图  48
  3.6 本章小结  48-49
第4章系统软件设计及功能实现  49-66
  4.1 系统初始化  49-51
  4.2 时序控制  51-53
  4.3 质谱信号采集与串口通信  53-59
    4.3.1 质谱信号采集与发送  54-56
    4.3.2 终端数据系统测控通信  56-59
  4.4 DA系数表的建立  59-60
  4.5 系统功能实现  60-65
  4.6 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-73
致谢  73

基于DSP的小型质谱仪主控系统研究

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