低功耗伽玛计数器的设计

 黄锦华 方方 周建斌 成都理工大学核技术与自动化工程学院

介绍一种低功耗伽玛计数器设计方案。该方案基于低功耗处理器ATMEGAI6L，完成数据采集、处理、存储、显示、通讯等功能。

引言

    传统的伽玛计数器的计数部分多由分立的CM OS器件组成，显小部分为七段代码管这种伽玛计数器存在元件多、功耗大等缺点本文提出的方案采用低功耗M C U为核心，除了完成计数和显小功能外，还能方便地实现处理、存储、通讯等功能

1硬件设计

伽玛计数器的硬件部分由M C U、液晶显小器、键盘、放大和甄别电路、RS232C电平转换电路等组成如图1所示。

    M CU采用ATMEGAI6L，它在伽玛计数器电路中_}几要完成伽马射线脉冲计数、定时控制、数抓存储、计数率与伽玛照射量率之间的数抓转换、显;:控制、数抓通信等该M C U具有丰富的外设和较低的功耗，在本方案中能充分利用的特性和外围设备分配方案: (1)低功耗，有多种休眠模式。在3V 电源电压、4MHz 时钟频率下，内核激活时典型功耗仅为3.8mA，在空闲模式下为1.2mA，而在掉电模式下工作电流小于 1 μ A ；

(2)高速。采用RISC 和哈佛结构，一个时钟周期内即可执行一条指令；

( 3 ) 内部存储器：1 6 K 字节FLASH，1K 字节SRAM，512 字节EEPROM。本方案使用内部512 字节EEPROM 保存测量结果；

(4)8 通道10 位ADC。在本方案中使用了4 路ADC，分别用于电源电压检测、上下甄别电压检测、高压检测 ；

(5)3 个定时器 / 计数器。在本方案中一个定时器 / 计数器作测量定时用，另外两个对甄别电路输出的脉冲计 数 ；

(6)通讯接口：1 个 SPI 口、1 个USART 口；SPI 口用于控制液晶显示器，USART 口用于与 PC 通讯；

(7)具有JTAG 接口，可使用简易的 JTAG 调试器进行非侵入的源代码级调试。

液晶显示器采用MOBI2006，该液晶显示器的参数为：

(1)分辨率：124 × 64；

(2)低功耗。采用3V 电源电压，背光关闭时工作电流实测小于 0.4mA；

(3)串行数据接口。因该串行数据接口的时序和 SPI 类似，所以将其接到 MCU 的 SPI 口上，使得其与主控MCU 的硬件连接十分简洁，同时也充分利用了SPI总线高速的优点；而在软件上通过SPI总线操作液晶显示器也非常方便、快捷 。

放大、甄别电路中的运放为双电压运放NE5532，该运放的负压从串口电平转换芯片获得。为了实现在程序中控制甄别电压，在本设计方案中采用了数字电位器X9318。X9318 的控制接口为3 线串行接口，MCU 上没有符合其时序的接口与之连接，因此将X9318的3线串行接口接到MCU的IO脚上，MCU 在软件上模拟其时序，以实现对 X9318 的控制。