1方案介紹

生活中的建筑材料或多或少都有核輻射。如建筑上用的花崗巖就含有微量的鈾，潛在的影響著人們的生活和壽命。所以需要對(duì)建筑材料中的核輻射予以測(cè)量從而判斷是否危險(xiǎn)。目前使用單片機(jī)方案對(duì)核輻射進(jìn)行檢測(cè)在很多情況下有應(yīng)用，雖然原理簡(jiǎn)單，但是在生活中十分有用的。同樣可以應(yīng)用到其他很多的場(chǎng)合，對(duì)人們的日常生活是十分有幫助的。

本設(shè)計(jì)基于GD32F207ZE+蓋革計(jì)數(shù)器，利用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量得到的當(dāng)前核輻射量以及蓋革計(jì)數(shù)器特性曲線(xiàn)，綜合SPI協(xié)議與LCD彩屏驅(qū)動(dòng)算法設(shè)計(jì)核輻射顯示算法將當(dāng)前核輻射量顯示出來(lái)并提示當(dāng)前核輻射是否安全。整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)潔易隨身攜帶，可用于生活乃至其他很多場(chǎng)合的核輻射測(cè)量與預(yù)警。

2方案框圖

3設(shè)計(jì)應(yīng)用描述及心得總結(jié)

1．首先，從點(diǎn)亮LED燈開(kāi)始，程序編寫(xiě)不算難，但是在下載程序時(shí)，Colibri_GD32F207這個(gè)板子沒(méi)有將BOOT0和BOOT1接出來(lái)，于是只能使用穩(wěn)壓器旁邊的那個(gè)USB口進(jìn)行調(diào)試。還好能用，板子上還引出了6個(gè)ADC接口，比較實(shí)在，使用其中一個(gè)ADC接口將采集到的核輻射數(shù)據(jù)輸入進(jìn)MCU中進(jìn)行處理即可。

2．然后，需要將當(dāng)前核輻射量顯示出來(lái)，所以需要LCD屏幕。購(gòu)買(mǎi)一個(gè)使用SPI協(xié)議驅(qū)動(dòng)的1.8寸彩色LCD。使用片上硬件SPI或者模擬SPI都可以使得這款LCD屏幕正常工作。那么這樣可以節(jié)省很多的 IO，故建議接下來(lái)的開(kāi)發(fā)板中將LCD接口IO全部引出或者將硬件SPI單獨(dú)設(shè)立相應(yīng)LCD接口引出從而方便開(kāi)發(fā)者參與調(diào)試。

3．接著，本設(shè)計(jì)發(fā)揮了GD32F207的最大的速度，主頻配置了120MHz。有效刷新當(dāng)前的核輻射數(shù)值，有效保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新。

4．進(jìn)而再設(shè)計(jì)采用M4011蓋格管以及對(duì)應(yīng)的蓋革計(jì)數(shù)器硬件電路。硬件電路設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，能夠測(cè)量當(dāng)下的空間中20mR/h～120mR/h的γ射線(xiàn)及100～1800脫變數(shù)/分?厘米2的軟β射線(xiàn)的輻射量。輻射當(dāng)量顯示并提示的設(shè)計(jì)算法基于M4011蓋格管的特性曲線(xiàn)。再在實(shí)際調(diào)試中做了些許參數(shù)的修正。

5.在軟件算法中，本設(shè)計(jì)中核輻射的參數(shù)換算基于1990年的我國(guó)所采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效并實(shí)時(shí)更新當(dāng)下的核輻射值并做出判斷是否安全，搭配5V充電寶進(jìn)行電源供電，可以隨身攜帶，可自由測(cè)量各處的核輻射值。

6.總結(jié)一下，這款MCU功能十分強(qiáng)大，為充分展現(xiàn)其全部功能，可以使用GD32F207I-EVAL全功能評(píng)估板，引出boot0和boot1，以及豐富的外設(shè)模塊，如以太網(wǎng)，LCD，GSM，藍(lán)牙，NRF24L01等等，同時(shí)配備了豐富相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)并提供了操作寄存器的相應(yīng)代碼。相信廣大開(kāi)發(fā)者也會(huì)十分喜歡的。

4作品實(shí)物圖+視頻

實(shí)物照片如下圖，從左到右依次是LCD，小紅板，蓋革計(jì)數(shù)器

下圖這是在LCD上顯示當(dāng)前的輻射值 以及當(dāng)前的輻射是否安全。

可以看出，當(dāng)前輻射量為0.12uSv/h，為安全值。