基于fpga和labview的核信号采集显示系统

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1、分类号04学校代码10590UDC530密级公开i$t"大fSHENZHENUNIVERSITY硕士学位论文基于FPGA和LabVIEW的核信号采集显示系统申请人姓名张苎苎申请人学号2120100204专业名#粒子物理与原子核物理导师姓名及职称陈羽高级工程师二〇一五年四月二十55!分类号04学校代码10590UDC530密级公开深圳大学硕士学位论文基于FPGA和LabVIEW的核信号采集显示系统学位申请人姓名张兰兰专业名称粒子物理与原子核物理学院（系、所）物理科学与技术学院指导教师陈羽高级工程师原创性声明

2、本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写的作品或成果。对本文的研宂做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年r月^日学位论文版权使用授权书(必须装订在印刷本首页）本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论

3、文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(涉密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名：hH导师签名：m曰期：年：T月(曰曰期:7^丨>年^：月。曰基于FPGA和LabVIEW的核信号采集显示系统摘要能谱的测量是核物理研究的主要手段之一。能谱仪的研制也在不断引入新的技术和手段。采用虚拟仪器软件技术以及全数字化技术是现在的一种新趋势。本论文针对能谱测量问题，研究了一套基于FPG

4、A和LabVIEW的能谱测量系统。该结构采用FPGA现场可编程逻辑器件作为核心控制器，通过14*512大小的乒乓缓存对AD转换后的数字量进行缓存，采用USB2.0技术对信号进行快速传输，USB具有热插拔的特点，输送信号给PC时可以做到“即插即用”的实时性。用LabVIEW虚拟仪器技术采集USB传输的数字量，进行显示。论文的工作包含三个部分：（1）采用传统的技术构成的前端信号处理电路；（2）采用数/模转换技术以及FPGA技术构成的数据采集电路，形成全数字化采集系统的硬件部分；（3）采用虚拟仪器软件技术构成的数

5、据处理部分。前端信号处理部分包含传统的信号放大、成形以及堆积判弃等。这部分的技术已经是比较成熟的，虽然在信号源的适应性上有一定的选择性（适合特定的信号源/探测器），但是比较适合本论文的目标：便携式、小型化的能谱采集设备。数据采集电路部分包含数/模转换以及数据的缓冲存储等技术。这个部分实际上构成了全数字化数据采集系统的硬件部分。论文采用FPGA可编程逻辑器件为媒介，结合USB串口传输率高的特点完成数据的缓冲存储与传输。用FPGA作为系统控制部件，设计出FIFO乒乓缓存，即两个FIFO缓存交替进行数据的读/写，

6、以适应核探测信号的随机性以及USB数据传输。虚拟仪器技术可以借助台式计算机强大的图形环境，建立替代硬件面板的虚拟图形化人机交互面板，同时完成仪器的控制、数据的分析和结果的显示。论文采用当前流行的虚拟仪器开发软件LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）,以数据流的方式，按照程序框图中节点之间的数据流确定函数的执行顺序，设计了一套基于虚拟仪器软件LabVIEW为开发平台的能谱测量系统。系统用NI-VISA为USB底层驱动，综合考虑了各种程序

7、结构，最后选用顺序结构和While循环设计定时模块，实现了子VI参数的缓存重用以及多线程编程。并结合LabVIEW自带控件和自定义的控件优化了软件界面，使能谱显示软件更加容易操作。显示软件完成了谱平滑、寻峰及净面积的计算及显示。数据采集部分的工作，为进一步实现全数I基于FPGA和LabVIEW的核信号采集显示系统字化的能谱采集系统打下了一定的基础。论文最后的部分对比了数字方式能谱测量方式，通过研究数字方式能谱测量，给出了数字方式能谱测量方案。关键词：FPGA，LABVIEW，CY7C68013a，核信号II

8、FPGAandLabVIEW-basednuclearsignalacquisitionanddisplaysystemAbstractEnergyspectrummeasurementisoneofthemainmeansofnuclearphysicsresearch.Thedevelopmentofthespectrometerisalsoconstantlyintroducingnewtechnology