Белорусский ГосударственныйУниверситет Информатики и Радиоэлектроники
Факультет компьютерногопроектирования
Кафедра ЭТТ
Пояснительная записка
к курсовому проекту на тему:
«Цифровой дозиметр»
Выполнил:
Ст.
Минск 2001
Содержание
Введение
1. Основные свойства, виды иисточники радиоактивных излучений
2. Основные характеристикиисточников излучения
3. Выбор датчика
4. Разработка и обоснованиеструктурной схемы прибора
5. Расчет параметров узлов преобразующих сигнал
5. Выбор системы обработкиинформации и ее вывода
6. Рассмотрим функциональноеназначение выводов микросхемы — контроллераклавиатуры и дисплея
Заключение
Введение
Радиоактивность- это способность некоторых природных элементов (радия, урана, тория и др.), атакже искусственных радиоактивных изотопов самопроизвольно распадаться,испуская при этом невидимые и неощущаемые человеком излучения. Такие элементыназываются радиоактивными. Самопроизвольное превращение (распад) приводит кизменению их атомного номера или массового числа. В первом случае происходитпревращение одного химического элемента в другой, а во втором — превращениеизотопов данного химического элемента.
Еслипосмотреть на таблицу Менделеева, то можно отметить, что у большинствахимических элементов есть радиоактивные и нерадиоактивные (стабильные) изотопы.Вещество, которое имеет в своем составе радиоактивные нуклиды (радионуклиды),называют радиоактивным.
Врезультате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году произошло радиоактивноезагрязнение значительных территорий как у нас в стране, так и за рубежом.
На Украине — в северной части Киевской,Житомирской, Ровенской и других областях загрязнились поля, луга, леса,пастбища, открытые водоемы, другие объекты окружающей среды, что не толькоосложнило сельскохозяйственные работы агропромышленного комплекса, лесоводство,но и затруднило ведение приусадебного хозяйства в сельской местности, а длямногих горожан — на дачных садово-огородных участках.
Известно, что радиоактивное загрязнение местностипредставляет собой серьезную опасность для здоровья и жизни людей, если его неучитывать и не принимать определенных технических и профилактических мер.Поражающее действие радиоактивных веществ (радионуклидов) вызываетсяионизирующими излучениями, воздействие которых может ухудшить здоровье людей иживотных, а также привести к серьезным заболеваниям. Опасность радиоактивныхизлучений усугубляется еще и тем, что все они невидимы и до заболеваниянепосредственно не ощущаются человеком. Обнаружить их можно только специальнымиприборами.
1. Основные свойства, виды и источникирадиоактивных излучений
В течениесвоей жизни и всего биологического развития человек облучался и в настоящеевремя продолжает подвергаться воздействию радиоактивного излучения отестественного природного фона. Это относится ко всему населению земного шара иречь идет об естественной радиоактивности.
Естественные источники излучения, производящиеэтот фон, разделяют на две категории: внешнего и внутреннего облучения. Квнешним относятся космические (галактические) излучения, солнечная радиация,излучения от горных пород земной коры и воздуха. Облучают нас даже собственныестены, то есть стройматериалы, из которых изготовлены здания и сооружения.
Содержание природных радионуклидов в пищевыхпродуктах: Удельная радиоактивность, Бк/кг, по по Продукт калию-40 радию-226 Пшеница 148,0 0,074-0,096 Картофель 129.5 0,022-0,044 Горох 273,8 0,29-0,87 Говядина 85,1 0,029-0,074 Рыба 77,7 0,015-0,027 Молоко 44,4 0,001-0,0099 Свинина 33,3 - Масло сливочное 3,7 0,037-0,011 Вода речная 0,037-0,592 0,009-0,080
Например, в Швеции был измеренфонизлученияпочти в тысячеквартир (677 домов из 13 городов), построенных изразличных материалов: деревянные, кирпичные, бетонные и каменные. Все они былипостроены до 1946 года, то есть до начала крупных испытаний атомного оружия.Результаты измерений показали, что в деревянных строениях фоновые облучениячеловека примерно в два раза ниже, чем на открытой местности, в кирпичных — примерно такие же, бетонных — в два, а в гранитных примерно в четыре раза выше,чем на открытой местности.
Внутреннее облучение человека обусловлено темиестественными радиоактивными веществами, которые попадают внутрь организма своздухом, водой, продуктами питания. Это радиоактивные газы, которые поступаютиз глубины земных недр (радон, торон и др.), а также радиоактивный калий, уран,торий, рубидий, радий, которые входят в состав пищевых продуктов, растений и воды.
Ионизирующая способность радиоактивностиизлучения зависит от его типа и энергии, а также свойства ионизирующеговещества и оценивается удельной ионизацией, которая измеряется количествомионов этого вещества, создаваемых излучением на длине в 1 см. Чем большевеличина удельной ионизации, тем быстрее расходуется энергия излучений, т.е.тем меньший путь пройдет излучение в веществе до полной потери своей энергии.Поэтому чем больше ионизирующая способность излучения, тем меньше егопроникающая способность, и наоборот.
Поражение человека радиоактивными излучениямивозможно в результате как внешнего, так и внутреннего облучения. Внешнееоблучение создается радиоактивными веществами, находящимися вне организма, авнутреннее — попавшими внутрь с воздухом, водой и нищей. Очевидно, что привнешнем облучении наиболее опасны излучения, имеющие высокую проникающуюспособность, а при внутреннем — ионизирующую.
Считают, что внутреннее облучение более опасно,чем внешнее, от которого нас защищают стены помещений, одежда, кожные покровы,специальные средства защиты и др.
Внутреннее же облучение воздействует нанезащищенные ткани, органы, системы тела, причем на молекулярном, клеточномуровне. Поэтому внутреннее облучение поражает организм больше, чем такое жевнешнее.
Основныетипы радиоактивных излучений: альфа, бета, нейтронные (группа корпускулярныхизлучений), рентгеновские и гамма-излучения (группа волновых). Корпускулярныепредставляют собой потоки невидимых элементарных частиц, имеющих массу идиаметр. Волновые излучения имеют квантовую природу. Это электромагнитные волныв сверхкоротковолновом диапазоне.
Альфа-излучение представляет собой потокальфа-частиц, распространяющихся с начальной скоростью около 20 тыс. км/с. Ихионизирующая способность огромна, а так как на каждый акт ионизации тратитсяопределенная энергия, то их проникающая способность незначительна: длинапробега в воздухе составляет 3-11 см, а в жидких и твердых средах — сотые долимиллиметра. Лист плотной бумаги полностью задерживает их. Надежной защитой отальфа-частиц является также одежда человека.
Поскольку альфа-излучение имеет наибольшуюионизирующую, но наименьшую проникающую способность, внешнее облучениеальфа-частицами практически безвредно, но попадание их внутрь организма весьмаопасно.
Бета-излучение — поток бета-частиц, которые в зависимости отэнергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света(800 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чемуальфа-частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающуюспособность. Длина пробега бета-частиц с высокой энергией составляет в воздухедо 20 м, воде и живых тканях — до 3 см, металле — до 1 см. На практикебета-частицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стекла и металлическиеэкраны толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50% бета-частиц.
При внешнем облучении организма на глубину около1 мм проникает 20-25% бета-частиц. Поэтому внешнее бета-облучение представляетсерьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществ непосредственно накожу (особенно на глаза) или же внутрь организма. Так, после Чернобыльскойаварии наблюдались бета-ожоги ног за 50-100 км от АЭС (например, в г. НародичиЖитомирской области). Поэтому местному населению не рекомендовалось ходить поземле босиком.
Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов, скоростьраспространения которых достигает 20 тыс. км/с. Так как нейтроны не имеютэлектрического заряда, они легко проникают в ядра атомов и захватываются ими.При ядерном взрыве большая часть нейтронов выделяется за короткий промежутоквремени. Они легко проникают в живую ткань и захватываются ядрами ее атомов.Поэтому нейтронное излучение оказывает сильное поражающее действие при внешнемоблучении. Лучшими защитными материалами от них являются легкиеводородсодержащие материалы: полиэтилен, парафин, вода и др.
Гамма-излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое ядрами атомов прирадиоактивных превращениях. Оно, как правило, сопровождает бета-распад, режеальфа-распад. По своей природе гамма-излучение представляет собойэлектромагнитное поле с длиной волны 10-8-10-12 см. Оноиспускается отдельными порциями (квантами) и распространяется со скоростьюсвета. Ионизирующая способность его значительно меньше, чем у бета-частиц и темболее у альфа-частиц. Зато гамма-излучение имеет наибольшую проникающуюспособность и в воздухе может распространяться на сотни метров. Для ослабленияего энергии в два раза необходим слой вещества (слой половинного ослабления)толщиной: воды — 23 см, стали — около 3, бетона-10, дерева-30 см. Из-занаибольшей проникающей способности гамма-излучение является важнейшим факторомпоражающего действия радиоактивных излучений при внешнем облучении.
Хорошей защитой от гамма-излучений являются тяжелыеметаллы, например свинец, который для этих целей используется наиболее часто.
Рентгеновские излучения (икс-лучи) были открытыпервыми из всех ионизирующих излучений и наиболее хорошо изучены. У них та жефизическая природа (электромагнитное поле) и те же свойства, что и угамма-излучений. Их различают прежде всего по способу получения, и в отличие отгамма-лучей они имеют внеядерное происхождение. Излучение получают вспециальных вакуумных рентгеновских трубках при торможении (ударе о специальнуюмишень) быстро летящих электронов. Энергия квантов рентгеновских лучейнесколько меньше, чем гамма-излучения большинства радиоактивных изотопов;соответственно несколько ниже их проникающая способность. Однако этовторостепенные различия. Поэтому рентгеновские лучи широко используют вместогамма-излучения, в частности для экспериментального облучения животных, семянрастений и т.п. С этой целью применяют рентгеновские установки для облучения (просвечивания)людей. Лучшими защитными материалами от рентгеновских лучей являются тяжелыеметаллы и в частности свинец.
В последние десятилетия появилась возможностьполучать электромагнитные излучения высокой энергии с помощью ускорителейзаряженных частиц. Такое синхротронное излучение обладает теми же свойствами,что и рентгеновское и гамма-излучение.
В настоящее время основными источникамирадиоактивного загрязнения окружающей среды являются:
урановая промышленность, которая занимаетсядобычей, переработкой, обогащением и приготовлением ядерного топлива. Основнымсырьем для этого топлива является уран-235. Аварийные ситуации могут возникнутьпри изготовлении, хранении и транспортировке тепловыделяющих элементов (твэлов).Однако, вероятность их незначительная;
ядерныереакторы разных типов, в активной зоне которых сосредоточены большие количестварадиоактивных веществ;
радиохимическая промышленность, на предприятияхкоторой производится регенерация (переработка и восстановление) отработанногоядерного топлива. Они периодически сбрасывают сточные радиоактивные воды, хотяи в пределах допустимых концентраций, но тем не менее в окружающей среденеизбежно могут накапливаться радиоактивные загрязнения. Кроме того, некотороеколичество радиоактивного газообразного йода (йод-131) все-таки попадает ватмосферу;
места переработки и захоронения радиоактивныхотходов из-за случайных аварий, увязанных с разрушением хранилищ, также могутявиться источниками загрязнения окружающей среды;
использованиерадионуклидов в народном хозяйстве в виде закрытых радиоактивных источников впромышленности, медицине, геологии, сельском хозяйстве н других отраслях. Принормальном хранении и использовании этих источников загрязнение окружающейсреды маловероятно. Однако в последнее время появилась определенная опасность всвязи с использованием радиоактивных источников в космических исследованиях иастронавтике. При запуске ракет-носителей, а также при посадке спутников икосмических кораблей возможны аварийные ситуации. Так, при аварии Челенджера (США)сгорели радионуклидные источники тока, работающие на стронции-90. Такжепроизошло загрязнение атмосферы над Индийским океаном в июне 1969 г., когдасгорел американский спутник, на котором генератор тока работал на плутонии-238.Тогда в атмосферу попали радионуклиды с активностью 17 тыс. кюри.
Вместе с тем наибольшее загрязнение окружающейсреды все же создает сеть радиоизотопных лабораторий (которые имеются в оченьмногих странах мира), занимающихся использованием радионуклидов в открытом,виде для научных и производственных целей. Сбросы радиоактивных отходов всточные поды даже при концентрациях, меньше допустимых, с течением времениприведут к постепенному накоплению радионуклидов во внешней среде;
ядерные взрывы и возникающее после взрыварадиоактивное загрязнение местности (могут быть как локальные, так и глобальныевыпадения радиоактивных осадков). Масштабы и уровни радиоактивных загрязненийпри этом зависят от типа ядерных боеприпасов, вида взрывов, мощности заряда,топографических и метеорологических условий.
2. Основные характеристики источников излучения
Источник ионизирующего излучения — это объект, содержащий радиоактивный материал илитехническое устройство, испускающее или способное в определенных условияхиспускать ионизирующее излучение.
a-источники. Преимущественно альфа-излучениенаблюдается у естественных радионуклидов: радия, тория, урана и другихэлементов с большим атомным числом. Кроме естественных a-активных ядер, с испусканием a-частицы распадается подавляющее большинствоискусственно полученных радиоактивных элементов, следующих за свинцом. Старостьвылетающих, из ядер радиоактивных атомов a-частицлежит в диапазоне (4-6) — 103 м/с, энергия порядка 2-9МэВ.
Альфа-излучение источников имеет преимущества посравнению с другими видами излучения (высокая ионизирующая способность,моноэнерготичность a-частиц, постоянствоионизации вдоль пути частицы), но малый пробег в веществе и трудностиизготовления достаточно мощных a-источниковнесколько ограничивают их использование.
Чаще. всего источники; представляют собойподложки из коррозийно-стойкой стали или керамики в алюминиевых корпусах, вуглубление которых помещены радионуклиды плутония. Энергетическое распределениеa-частиц дискретно, их энергии определены сточностью до четвертого знака. Малая естественная ширина линий, хорошоизвестные значения энергии каждой группы a-частицпозволяют использовать радиоактивные a-источникидля определения энергетической шкалы и энергетического разрешения детекторов.Для реализации этих свойств a-источники изготавливают ввиде слоя толщиной много меньше линейного пробега частицы в веществе источника,с том, чтобы неопределенность. в анергии a-частиц,вышедших из слоя конечной толщины, была впалой.
b-источники. Известны три типа b-распада нестабильных ядер, которыесопровождаются излучением электрона, позитрона ила захватом атомного электрона.Характерные особенности этих процессов состоят в том, что электроны в отличиеот a-частиц не являются моноэнергетическими, аобладают энергиями от некоторого максимума до нуля. Еmax принимаетзначения от 15 кэВ до 15 МэВ, при этом с увеличением энергии, выделяемой при b-распаде, уменьшается период полураспада.Удельная ионизирующая способность b-частиц внесколько раз меньше, чем у a-частиц той же энергии изначительно больше, чем у g-квантов.
Известно свыше семисот искусственных b-изотопов, расположенных довольно равномерно повсей периодической системе Менделеева. Трудно назвать элемент, не имеющий хотябы одного b-активного изотопа. К числу их следует прибавитьбольшое количество искусственных радиоактивных ядер преимущественно с малымиатомными номерами, попускающих позитроны.
В настоящее время разработана целая серияампутированных источников b-излучения. Ампулы этихисточников изготавливают из алюминия (его сплавов) или нержавеющей стали срабочим окном из металлической фольги. Подложки, на которых закрепляетсярадиоактивный препарат, у источников b-излученияизготавливают из металла или керамики. В исампутированных источниках b-излучения для герметизации радиоактивногопрепарата используют покрытия в виде окисных или металлических пленок.
Источники g-излучения. Известно, что g-излучения возникают при переходах междуразличными энергетическими уровнями возбужденных ядер. Кроме этого, существуютеще два механизма возникновения коротковолнового электромагнитного излучения:при торможении быстрых электронов и аннигиляции электронно-позитронных пар.Практически во всех этих случаях спектр g-излучения — дискретен, а энергия g-квантов — от несколькихдесятков килоэлектрон-вольт до 20 МэВ.
Чаще всего используют радиоактивные источники g-квантов, к числу которых в первую очередьотносятся активные b-препараты. Периодполураспада g-источника определяется периодом b-распада, как правило, энергия g-квантов меньше 3 МэВ, активность 'квантов можетбыть порядка 10 16 с-1.
g-источники широко применяются дляградуировки детекторов, при этом особенно ценны источники, спектр которыхсостоит из одной или в крайнем случае из двух-трех линий, далеко отстоящих другот друга. В табл.2 приведены основные характеристики некоторых радиоактивных g-источников, применяемых для градуировкидозиметров.
Для градуировки детекторов часто используют g-источники, являющиеся результатом возбужденияядра вследствие ядерных реакций. На легких ядрах удобно использовать (р, g) — реакцию при энергии ускоренных протонов около1 МэВ. Например, в реакции 9Be (pg) 10Bпри энергии протона около 991 кэВ возникают g-квантыс энергией 7,48 МэВ. g-кванты с энергией 20 МэВобразуются в реакции Т (р, g) 4He.
Благодаря наличию у современных ядерных реакторовмощных потоков нейтронов плотностью порядка 1018-1019 c-1м-2,удобно использовать в качестве источника g-излучения (n,g) — реакцию. Образовавшееся в результатеиспускания нейтрона новое ядро возбуждается, а затем излучает g-кванты. Поместив образец из подходящего материалана выходе канала в защите реактора, можно получить источник g-квантов с активностью квантов до 108с-1.
Зная положение на энергетической шкале иинтенсивность g-линий при захвате, можно сразу произвестиградуировку детектора, например, полупроводникового спектрометра в широкомдиапазоне энергий.
Таблица 2Изотоп Период полураспада Энергия g-квантов, кэВ Выход g-квантов на pаспад
141Се 32.5 суток 145,4 0.67
137Cs 33 года 661,1 0,92
65Zn 245 суток 1112 0,455 511,006 0,03
60Со 5,25 года 1173,2 1,0 1332,5 1,0
24Na 14,9 ч 1368.5 1,0 2753,9 1,0
В качестве источника g-квантов можно использовать также активную зонуреактора, в которой возникают так называемые мгновенные g-кванты деления, g-излучениепродуктов деления и g-излучение из (n, g) — реакции. Интенсивность g-излучение на поверхности активной зоны можетбыть около 1018 МэВ/ (м2*с).
Эффект излучения электромагнитных волнэлектронами при торможении позволяет использовать для получения g-излучения электронные ускорители. Так, например,современный электронный ускоритель со средним током 1 мкА и энергией ускоренныхэлектронов 30-40 МэВ создает мощность дозы около 102 Гр/с в 1 м отвольфрамовой мишени.
Все рассмотренные источники излучения либо имеютсплошной' спектр, либо недостаточную для экспериментов интенсивность. Покаединственный практически осуществимый источник получения моноэнергетических g-квантов — процесс аннигиляции электронно-позитронныхпар. При средних таких в линейных электронных ускорителях порядка 10 мкА можносоздать источники фотонов с точно определенной энергией в десяткимегаэлектронвольт и активностью квантов 105-106 с-1.
Оченьперспективно использование для получения монохроматических g-квантов квантовых генераторов света имощных электронных ускорителей на основе обратного комптон-эффекта. Интенсивныйпучок световых фотонов из лазера направляется навстречу пучку релятивистских(т.е. движущихся со скоростями, близкими к скорости распространенияэлектромагнитных волн в свободномпространстве) электронов. Энергия фотонов вследствие рассеяния на быстрыхэлектронах увеличивается. Согласно расчетам, при современных параметрах лазерови ускорителей можно получить поток g-квантов 105-107с-1 с размытием по энергии около 5%. Диапазон возможных значенийэнергий фотонов необычайно широк, вплоть до единиц гигаэлектрон-вольт.
Источники нейтронов. Основные характеристики нейтронныхисточников: поток нейтронов, энергия нейтронов, их угловое распределение, атакже энергия н интенсивность сопутствующего гамма-излучения. Известны триосновных типа нейтронных. источников:
1) радиоактивные, основанные на реакциях (a, n), (g, п), и спонтанного деления;
2) ускорители;
3) ядерные реакторы.
В настоящее время источники нейтронов широкоприменяют в научных исследованиях, при геологической разведке, дляэталонирования и градуировки аппаратуры, регистрирующей нейтроны. Одними изпервых начали использоваться полоннево (радиево) — бериллиевые нейтронныеисточники, которые представляют собой спрессованную смесь альфа-активноговещества (22688Ra, 21084Po) с порошкообразным бериллием, основанные на реакции 94Ве+42Неà126С+10п+5,7МэВ.
Средняя энергия нейтронов первого источника 4,2МэВ (максимальная-до 11 МэВ). Энергия нейтронов Ra — Ве-источника составляет 13 — 15 МэВ. Недостатком первого — сравнительно короткийпериод полураспада (138,4 дня), а второго — интенсивное g-излучение.
Применяют также так называемые фотонейтронныеисточники, в которых используются пороговые реакции фоторасщепления (у, п) ядер.Они представляют собой ампулу с источником g-излучения,помещенную в бериллиевую сферу. Нейтроны, полученные с помощью подобныхисточников, обладают более определенной энергией. Из фотонейтронных наиболеешироко распространен Ra-Be (g, n) — источник. Получениенейтронов при помощи ядерного фотоэффекта. возможно лишь в том случае, когдаэнергия g-квантов превышает энергию связи нейтрона в ядре.Среди стабильных ядер наименьшими значениями энергии связи отличаются имениюбериллий и дейтерий.
Полный. поток нейтронов для. самопроизвольноделящихся ядер, очень мал, но зато он практически вечен.
Развитие ядерной энергетики привело к тому, что внастоящее время возможно получение трансурановых элементов, имеющих выходнейтронов в достаточных, количествах. Так, спонтанный источник 239Ри,обогащенный 240 Ри до 8%, имеет поток нейтронов 2*104 с-1.3. Выбор датчика
Выбираем газоразрядный счётчик. Ниже рассмотримего плюсы и минусы по сравнению с другими видами детекторов.
При небольшой разности потенциалов на электродахгазовый детектор работает в режиме ионизационной камеры, т.е. числовое значениеимпульсов в некотором интервале напряжений постоянно. При дальнейшем увеличениинапряжения числовое значение выходного импульса возрастает, так как при этомэлектроны (полученные вследствие действия ионизирующей частицы) в усилившемсяэлектрическом поле приобретают достаточную кинетическую энергию, чтобыпроизвести ударную ионизацию нейтральных молекул газа на своем пути. Вновьобразованные электроны в свою очередь ускоряются электрическим полем иионизируют новые молекулы. При этом. получается лавинный разряд, который сразупрекращается, как только образованные электроны и ионы достигнутсоответствующих электродов детектора (несамостоятельный разряд). Коэффициентгазового усиления k изменяется от единицы до 106. Газовыйионизационный детектор, который имеет коэффициент газового усиления большеединицы и в котором отдельные акты ионизации вызывают появление на выходеэлектрических импульсов, называютгазоразрядным счетчиком.
Газоразрядный счетчик, который работает в режименесамостоятельного газового разряда и в котором заряд в импульсе пропорционаленпервичной ионизации, называют пропорциональным счетчиком. В пропорциональныхсчетчиках чаще всего используют метан. или смесь метана и аргона,. которыепропускают через счетчик. Напряжение составляет 2-4 кВ. Если измеряемыйрадионуклид на очень тонкой подложке (для уменьшения поглощения) расположитьмежду двумя пропорциональными счетчиками, то можно получить так называемый4п-счетчик, который позволяет проводить измерения со 100% -ной эффективностьюсчета и пригоден для проведения абсолютных определений, например, при эталонировании.В настоящее время пропорциональные счетчики широко применяют в видемногопроволочных пропорциональных камер — набора проволочек малого диаметра (20-30мкм), pacпoложенных с шагом 2-3 мм и служащих анодами. Электроды катода,расположенные с обеих сторон, также представляют собой набор проволочек, нонесколько большего диаметра и с меньшим шагом. Благодаря удачному сочетаниюсравнительно высоких пространственного и временного разрешений, большомубыстродействию, простоте изготовления и способноси работать в магнитных полях,конструкции пропорциональных камер интенсивно совершенствуются в последниегоды. Разновидность пропорциональных камер — дрейфовая камера, которая являетсякоординатным детектором, обеспечивающим высокую точность измерения.
Если продолжать увеличивать напряжение насчетчике, то после области ограниченной пропорциональности, которая неиспользуется в детекторах, следует область Гейгера. Кинетическая энергияэлектронов становится столь большой, что, ударяясь об анод, они выбивают изнего фотоны, которые, попадая на катод, вырывают электроны, которые ионизируютмолекулы газа, — каждый вторичный электрон вызывает вспышку самостоятельногоразряда. Один актпервично и ионизации в области Гейгера может вызвать такой жеимпульс, как и 1000 первичных актов. Если в пропорциональных счетчиках импульсна выходе пропорционален энергии частицы, то всчетчиках Гейгера-Мюллерачисловое значение выходного импульса совершенно не зависит от начальнойионизации. Поэтому, если с помощью пропорционального счетчика можно определятькак число ионизирующих частиц, так и их вид и энергию, то счетчикГейгера-Мюллера можно использовать только для подсчета числа пролетевшихчастиц. Для гашения самостоятельного разряда в счетчиках Гейгера-Мюллераиспользуется конденсатор и высокоомное сопротивление. С помощью внешнегоконтура напряжение на счетчике снижается ниже. порога зажигания. Для емкостиоколо 10 пФ сопротивление должно быть больше или порядка 108 Ом,тогда время разрядки емкости более 10-3 с. Для многих измеренийтакие временные характеристики недостаточны. В настоящее время счетчикиГейгера-Мюллера вытесняются самогасящимися счетчиками. Было обнаружено, чтонебольшие добавки паров этилового спирта в счетчике Гейгера-Мюллера,наполненном аргоном, приводят к гашению самостоятельного разряда. Этот эффект ииспользуется в самогасящихся счетчиках. Их, кроме одноатомного газа (аргона,неона и др.), наполняют небольшой добавкой паров одного из многоатомныхорганических соединений (этилового спирта, этилена. и т.п.) Молекулы примесей нейтрализуютионы основного газа и активно поглощают кванты электромагнитного излучения,обуславливая автоматическое гашение разряда.
/>
Рис. 1. Схема включения (а) исчетная характеристика (б) газоразрядного счетчика
Обозначим через Nчисло импульсов, регистрируемых в единицу времени, — скорость импульсов,выражаемая в с-1. Зависимость скорости счета импульсов от напряженияN (t) — счетная характеристика счетчика. На рис.1 приведена схема включения и счетнаяхарактеристика газоразрядного счетчика.
Если напряжение достигает потенциала зажигания U0, в газе возникает разряд и счетчик начинаетсчитать импульсы. Скорость счета при увеличении напряжения возрастает и принапряжении U1 счетчик регистрирует уже все частицы, которые ионизируют газ. Придальнейшем увеличении напряжения в диапазоне U1-U2 значение скорости счета изменяетсянезначительно. Этот рабочий участок счетной характеристики счетчика называется платосчетчика. Наклон плато к оси абсцисс, %, определяют как отношение разностичисел отсчетов на протяжении 100 В плато к среднему числу отсчетов Nc.
Счетная характеристика тем лучше, чем большеплато по протяженности и меньше его наклон. У современных счетчиков наклонплато примерно равен 0,1% на 100 В, а протяженность плато достигает 400-500В. Нижняя кривая на рис 1, б снята вотсутствии излучения и обусловлена естественным радиационным фоном: космическим излучением, радиоактивностью Земли,радиоактивным загрязнением воздуха. А предметов, окружающих счетчик.
Для определения мертвого времени счетчикаГейгера-Мюллера измеряют активность двух радионуклидов отдельно и вместе и изполученных скоростей счета N1, N2. и N12
Существуют различные виды газоразрядныхсчетчиков. Особенность конструкцииторцового счетчика — окно в торцесчетчика, закрытое пластинкой из слюды толщиной 0,01 мм, через которое могутпроходить мягкие b — и a-частицы.Анод счетчика — вольфрамовая нить. Один конец нити закреплен! в стеклянномкорпусе счетчика, а на другом, свободном конце нити, напаян стеклянный шарик,предназначенный для предотвращения искажения электрического поля.
Для измерения числа у-квантов применяютстеклянные счетчики. Они выполнены в виде стеклянной трубки, внутренняяповерхность которой покрыта тонким проводящим слоем (медыо, графитом и др.),являющимся катодом, анодом же служит вольфрамовая пять, натянутая по оситрубки. На концах трубки устроены выводы электродов: один вывод (со знакомплюс) соединен с нитью, другой (со знаком минус) — с катодом. Для регистрацииболее жестких излучений применяют цилиндрические счетчики, катод которыхвыполнен из алюминиевой фольги, а анод — из вольфрамовой нити, кренящейся настеклянных изоляторах.
Эффективность пропорциональных счетчиков выше,чем у ионизационных камер (в связи с наличием газового усиления), и в разныхслучаях составляет от долей до 100%. Эффективность счетчиков Гейгера-Мюллера от2% (для a-частиц) до 100% для быстрых заряженных частиц.Время запаздывания для пропорциональных счетчиков от 0,1 до 2 мкс, а длясчетчиков Гейгера — Мюллера — от 0,1 до 0,6 мкс.
Амплитуда выходного импульса, В, напропорциональном счетчике примерно. в 100 раз больше амплитуды выходногосигнала ионизационной камеры.
Формы выходных сигналов цилиндрическогопропорционального д самогасящегося счетчиков приведены на рис.2. Диапазонизмеряемых энергий от сотен эВ до десятков МэВ.
/>
Рис. 7. Формы выходных сигналов цилиндрическогопропорционального (д) и самогасящегося (б) счетчиков
Если использовать газоразрядный счетчик в режимекоронного (искрового) разряда, то получим коронный (искровой) счетчикионизирующих части.4. Разработка и обоснование структурной схемыприбора
В составдозиметра входят следующие основные устройства:
Блокпитания - преобразует напряжение сети в напряжение необходимое для питанияблоков дозиметра.
Газоразрядныйдатчик — предназначенная для измерения скорости пролетания заряженныхчастиц.
Цифровоеизмерительно — управляющее устройство выполняет функции измерения выходногосигнала газоразрядного датчика и преобразование его в форму, удобную длядальнейшей обработки или управления исполнительными механизмами.
К периферийномуоборудованию дозиметра относятся дистанционные индикаторные табло,регистрирующие устройства, дисплеи и т.д. .
Периферийноеоборудование соединяется с ЦИУУ посредством кабельных линий связи.
Работойаппарата должна управлять микропроцессорная система — представляющаясобой функционально завершенное устройство обработки и отображения данных. Всостав системы входят схемы сопряжения входов и выходов микропроцессора сцепями аппарата. Она осуществляет обработку сигналов с панели управления и сконтрольных датчиков аппарата, управление аппаратом по заданной программе,цифровую и световую индикацию работы.
Память- предназначена для хранения программ и данных.
Структурнаясхема прибора для измерения давления показана на рис.1.
/>
Рис.15. Расчет параметров узлов преобразующих сигнал
С датчикаприбора будет подаваться напряжение 100
20*lg (100%/1%) =40 Дб
Определяемразрядность АЦП для счётчика:
NАЦП>] log2 (100%/1%) =8
Выбранноенами из справочника АЦП является микросхема К1107ПВ2. Ее изображениепредставлено на рисунке 3:
/>/>/>/>/>UREF1
UREF2 ADC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 /> />
/>/>/>/>/>/>/>/>OCC1
OCC2 /> /> /> />
/>/>/>/>C
VIN /> />
Рис.3
5. Выбор системы обработки информации и ее вывода
Исходя изтребуемой точности и максимальным значением измеряемой дозы, можно вынестизаключения о том, что количества разрядов индикации будет равно 4. Пользовательбудет управлять работой аппарата для измерения дозы четырьмя кнопками:
1) Кнопкасброс;
2) Кнопкаизмерения;
3) Кнопкадиапазон;
4) Кнопкаконтроль;
При нажатиикнопки сброс, происходит сброс информации находящейся в памяти, очищаются всерабочие переменные и прибор переходит в первоначальное рабочее состояние.
Принажатии кнопки измерения происходит измерение и запоминание дозы излучения.
Принажатии кнопки диапазон высвечивание существующих диапазонов на табло.
Принажатии кнопки контроль происходит самоконтроль всех узлов прибора.
Теперьнеобходимо выбрать разрядность МП. Так как прибор являются не особо критичным кбыстродействию управляющего устройства, и алгоритм обработки и отображения нетребует наличие больших вычислительных ресурсов, а также учитывая разрядностьАЦП, выбираем 8 — ми разрядное устройство.
Внастоящее время существует огромный выбор 8 — ми разрядных МП и МК (ОМЭВМ). Какправило, МК представляет собой законченную микросистему с гибкой архитектурой ивозможностью легкого наращивания дополнительных средств. Использованияоднокристального МК позволяет в значительной степени сократить затраты напостроение системы различного назначения и уровня сложности так как различныечасти микросистемы уже интегрированы. Это центральный процессор, память,подсистема ввода — вывода, средства счета времени, логика прерывания. Такимобразом остановим выбор на ОМЭВМ 1816ВЕ51.
ХарактеристикиМК 1816ВЕ51:
Памятьпрограмм — 4К.
Памятьданных — 128 байт.
Числолиний ввода — вывода — 32.
Два 16-тиразрядных таймера.
Рассмотримструктурную схему МК 1816ВЕ51:
В основуархитектуры МК 1816ВЕ51 положена организация гарвардского типа, ориентированнаяна интенсивное использование двух банков рабочих регистров и операций ввода — вывода. В состав однокристального МК 1816ВЕ51 входит 8 — ми разрядный ЦП,управляющее ПЗУ, внутреннее ОЗУ данных, 32 линии прямого ВВ, два или три 16 — ти разрядных таймера/счетчика и логика двухуровневой системы прерываний с пятьюили шестью источниками запросов. Эти средства образуют резидентную часть МК,размещенную непосредственно на кристалле.
Гарвардскийпринцип организации вычислительной среды предусматривает разделения памяти дляхранения программ и данных. Управляющая память допускает только операциюсчитывания, память данных доступна и для записи, и для считывания.
Памятьданных разбита на две полностью изолированные друг от друга 8 — ми разрядныелинейные области с различными способами доступа к ним. Внутренняя памятьявляется областью интенсивного обращения и служит только для хранения данных,внешняя — дополнительным расширением пространства данных, и может быть суспехом использована для ВВ с отображением в память. Существует также возможностьфизического совмещения внешней памяти для организации единой области программ иданных, доступной как для операции чтения, так и записи. Так, при обращениях квнешней памяти порт Р0 выполняет роль совмещенной шины адреса/данных, а Р2 — шины старшей части адреса. Все выводы порта Р3 выполняют роль линий управленияи специального ВВ.
Исходя изструктурной схемы МК, порт Р0 функционально совмещен с внутренней шиной данных.Отсюда следует, что МК будет обмениваться с внешними периферийными устройствамичерез порт Р0.
Порт Р2функционально совмещен со старшей 8 — ми разрядной внутренней шиной адреса МК.Будем использовать порт Р2 для адресации портов ввода — вывода.
Дляработы МК требуется единственный источник питания +5В. Встроенный в схемугенератор рассчитан на работу с кварцевым резонатором подключенным к выводамXTAL-1 и XTAL-2. Возможно также использование внешнего ГТИ с подачей тактовыхимпульсов на вход XTAL-1.
Вход RSTслужит для приведения МК в исходное состояние. Сигнал сброса воспринимается тогда,когда на входе RST удерживается напряжение высокого уровня более двух машинныхциклов, при условии, что генератор запущен. В течении следующего машинногоцикла формируется внутренний сигнал сброса, который повторяется до тех пор,пока вход RST активен.
ПодсистемаВВ МК размещается непосредственно на кристалле. Для ВВ данных и управленияпроцессом их передачи в состав МК введен ряд портов данных и регистровуправления / состояния. Физическая система ВВ МК состоит из четырехдвунаправленных 8 — ми разрядных портов Р0 — Р3. Каждый разряд этих портовотображается в адресном пространстве МК и образует битовое пространство ВВ.Порт Р0 функционально совмещён с внутренней шиной данных МК. Через этот портреализуется обмен данными с внешними периферийными устройствами. Порт Р2функционально используется как старший байт шины адреса.
Линиипорта Р3 реализуют управление циклами обмена и другие специальные функцииаппаратного уровня:
INT 0 — вход запроса на прерывание 0.
INT 1 — вход запроса на прерывание 1.
RD — стробчтения XSEG (внешней памяти данных).
WR — строб записи в XSEG.
Т0 — внешний вход таймера / счетчика 0.
Т1 — внешний вход таймера / счетчика 1.
RXD и TXD- выводы порта последовательного приемопередатчика.
INT 0 иINT 1 — служат для приема внешних запросов на прерывание. Они могут бытьзапрограммированы на срабатывание на срабатывание как по переходу из одногосостояние в другое, так и по уровню входного сигнала, независимо друг от друга.
Графическоеизображение МК представлено на рис.3.
Рис.3
XTAL1
XTAL2 CPU
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7 /> /> /> /> />
RXD
TXD /> /> />
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7 /> RST
/> /> /> /> />
T0
T1 />
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7 />
INT0
INT1 /> /> /> />
RD
WR /> /> />
ALE
PSEK /> EA
Так какпамять программ и память данных интегрирована на кристалле контролера и ихобъема достаточно для решаемой задачи, то использования внешней памяти ненужно.Следовательно, остается реализовать подключения периферийных устройств — клавиатуры, индикаторов, и датчиков.
Клавиатураи индикаторы подключаются через контролер клавиатуры и индикаторов КР580ВВ79.
МикросхемаКР580ВВ79 программируемое интерфейсное устройство, предназначено для ввода ивывода информации. Микросхема состоит из двух функционально автономных частей — клавиатурной и дисплейной.
Клавиатурнаячасть обеспечивает ввод информации в микросхему через линии возврата, а такжеввод по стробирующему сигналу Для хранения вводимой информации в микросхемепредусмотрено ОЗУ емкостью 8 байт. При наличии информации в ОЗУ микросхемавырабатывает сигнал “запрос прерывания” INT.
Вклавиатурной части микросхемы предусмотрен специальный режим обнаружения ошибокпри замыкании двух и более клавиш, а также введена схема устранения дребезгапри замыкании — размыкании клавиш.
Дисплейнаячасть микросхемы обеспечивает вывод информации по двум 4 — х разрядным каналам DSPA3 — DSPA0 и DSPB3- DSPB0 в виде двоичного кода на 8 — ми и 16 — тиразрядные цифровые или алфавитно — цифровые дисплеи. Информация на дисплейможет выводиться двумя способами: слева направо бес сдвига или справа на левосо сдвигом.
Микросхемапозволяет отображать информацию на всех известных в настоящее время типахдисплеев (дисплеи накаливания, со светоизлучающими диодами…).
Микросхемадопускает одновременное выполнение функций ввода — вывода и рассчитана повыводу INT на прямое подключение к шинаммикропроцессоров. Применение микросхемы КР580ВВ79 в системах позволяетполностью освободить микропроцессор от операций сканирования клавиатуры ирегенерации отображения на дисплее.
Схемауправления вводом/выводом вырабатывает сигналы, которые управляют обменоминформации с микропроцессором, а также внутренними пересылками данных и командк различным регистрам.
Буферныесхемы канала данных Д7 — Д0 предназначены для обмена информацией междумикросхемой и микропроцессором.
Счетчиксканирования вырабатывает сигналы сканирования клавиатуры, матрицы датчиков идисплея.
Оперативноезапоминающее устройство отображения объемом 16 слов *8 разрядов можно организоватьв сдвоенное ОЗУ объемом 16 слов * 4 разряда. ОЗУ отображения можно сбрасывать в1,0 или шестнадцатеричное число 20 командой “Сброс".
Регистрадреса ОЗУ отображения предназначен для хранения адреса данных, которые вданный момент записываются или считываются микропроцессором.
Схемаанализа состояния ОМ — ОЗУ датчиков предназначена для отображения состояния ОМ — ОЗУ датчиков, т.е. следит за числом символов, содержащихся в ОМ — ОЗУ датчиков,и за тем, является ли он полным или пустым.
Контролериндикации и клавиатуры имеет стандартный 8 — ми разрядный шинный интерфейс,который включает в себя 8 — ми разрядную двунаправленную шину данных, сигналыуправления чтением записи, сигналы выбора кристалла и вход выбора режима.Выводы Д0 — Д7 контролера индикации и клавиатуры подключаются к шине данныхосновного контролера (1816ВЕ51). Соответствующие сигналы управления заводятся спортов Р0 и Р3. Информация для индикации заносятся в контролер КР580ВВ79, послечего начинается ее отображения. После того как будет нажата клавиша наклавиатуре, контролер КР580ВВ79 активизирует выход IRQ,что будет свидетельствовать нажатию клавиши. Этот вывод заводим на вход запросапрерывания основного контролера (порт Р3).
6. Рассмотрим функциональное назначение выводовмикросхемы — контроллера клавиатуры и дисплея
МСсостоит из двух автономных частей: клавиатурной и дисплейной.
Клавиатурнаячасть обеспечивает ввод информации в МС через “линии возврата” RET0 — RET7 склавиатуры. Для хранения информации в МС предусмотрен обратный магазин — ОЗУ.При наличии информации в ОЗУ МС вырабатывает сигнал — запрос прерывания INT, ав случае ввода или чтения более восьми символов — сигналы переполнения илипереопустошения.
Дисплейнаячасть МС обеспечивает ввод информации по двум 4 — х разрядным каналам DSPA3 — DSPA0 и DSPB3 — DSPB0 в виде двоичного кода.
Программированиережимов работы, запись информации в ОЗУ, чтение внутреннего состояния МСосуществляет через 8 — ми разрядный двунаправленный канал данных D0 — D7 приподаче соответствующих управляющих сигналов.
МСобеспечивает формирование кодированных или дешифрированных интерфейсныхсигналов сканирования S3 — S0 клавиатуры и дисплея.
Наличиевыходной линии запроса прерывания INT и режима чтения внутреннего состоянияпозволяет использовать данную МС в системах с прерыванием и последовательнымопросом внешних устройств. МС допускает одновременное выполнение функций ввода/ вывода и рассчитана по выводу INT на прямое подключение к шинаммикропроцессоров.
Активныйуровень на входе CS разрешает или запрещает работу контроллера с шиной.Активизация уровней на входах RD или WR определяет тип цикла обращения шины кМС (запись либо чтение).
Состояниена входе А0 определяет тип обмена: данные либо регистр состояния.
CLK — синхронизационный вход.
RES — вход начальной установки.
Графическоеизображение контроллера клавиатуры и дисплея КР580ВВ79 представлено на рис.4.
/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8 IOP
DSPA0
DSPA1
DSPA2
DSPA3
DSPB0
DSPB1
DSPB2
DSPB3 /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>/>/>/>/>
A0
CS
S0
S1
S3
S4 /> /> /> />
/>/>/>/>/>/>
RD
WR
RET0
RET1
RET2
RET3
RET4
RET5
RET6
RET7 /> /> /> />
/>/>/>/>/>/>/>
CLK
RES /> /> /> /> INT
Рис.4
Рабочаячастота КР580ВВ79 составляет 2 МГц. Для общей синхронизации работы двухконтроллеров необходимо использовать внешний генератор тактовых импульсов. Вкачестве такого генератора будем использовать микросхему КР580ГФ24. Этотгенератор предназначен для совместной работы с микропроцессором КР580ВМ80А. Ноблагодаря наличию выхода синхросигнала с уровнями ТТЛ никто не мешаетиспользовать генератор для синхронизации других схем. Выход тактового сигналазаводим на синхровход МК КР1816ВЕ51 XTAL1, CLK КР580ВВ79 и микросхем АЦП.
МСКР580ВА87 двунаправленный 8 — ми разрядный шинный формирователь, предназначенныйдля обмена данными между микропроцессором и системной шиной, обладаетповышенной нагрузочной способностью. МС КР580ВА87 — формирователь с инверсией итремя состояниями на выходе.
Назначениевыводов МС КР580ВА87:
А0 — А7 — информационная шина.
ОЕ — разрешениепередачи.
Т — выборнаправления передачи.
В0 — В7 — информационная шина.
МСсостоит из 8 — ми функциональных блоков и схемы управления. Блок содержит дваразнонаправленных усилителя — формирователя. При помощи схемы управленияпроизводится разрешения передачи и выбор направления передачи информации.
Взависимости от состояния управляющих сигналов ОЕ и Т микросхема может работатьв режиме передачи из А в В, из В в А или в режиме выключено.
При ОЕ=0,Т=1 — направление передачи из А в В.
При ОЕ=0,Т=0 — направление передачи из В в А.
При ОЕ=1,Т= (0 или 1) — на выводах А и В 3-е состояние.
Выводы Априсоединяется к местной процессорной шине, а выводы В, имеющие большуюнагрузочную способность — к системной шине.
Сигналразрешения передачи ОЕ поступает с выхода DEN через инвертор, а сигнал выборанаправления передачи Т.
Графическоеизображение МС КР580ВА87 представлено на рис.5.
T
OE IOP
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7 /> />
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7 /> /> /> /> /> /> />
Рис.5
Регистр — устройство, предназначенное для кратковременного хранения и преобразованиямного разрядных двоичных чисел. В качестве запоминающих элементов в регистрахиспользуются триггеры. Вспомогательные элементы используются для осуществленияследующих операций:
Ввода ивывода из регистра хранимой информации.
Преобразованиякода числа, хранящегося в регистре.
Сдвигачисла влево и вправо на определенное число разрядов.
Преобразованиепоследовательного кода в параллельный и наоборот.
Регистрыклассифицируются по различным признакам, основными из которых являются способввода информации в регистр и ее вывод и способ представления вводимой ивыводимой информации.
Поспособу ВВ информации регистры подразделяются на:
Параллельные(памяти), последовательные (сдвига).
Параллельно- последовательные.
Поспособу представления вводимой и выводимой информации регистры различаютоднофазного и парафазного типа.
Воднофазных регистрах информация вводится либо в прямом либо в обратном коде, апарафазных — одновременно в прямом и обратном коде. Вывод информации изрегистра может осуществляться как в прямом, так и в обратном коде. Различаютодно — и многоканальные регистры в зависимости от числа источников информации,с которых она поступает на входы регистра.
Регистр1533ИР23 — это восьмиразрядный регистр на D — триггерах с динамическим С — входом. Регистры снабжены выходными буферными усилителями, имеющими третье z — состояние, которое можно установить с помощью вывода разрешения Е0, если податьна него напряжение высокого уровня. Выходные буферные усилители обладаютвысокой нагрузочной способностью. Выходная часть регистров — это восемь D — триггеров со входами разрешения параллельной записи (вход С). Если на входе РЕдействует высокий уровень напряжения, то данные от входов D0…D7 отображаются навыходах Q0…Q7.
Если навход РЕ подать напряжение низкого уровня, разрешается запись в триггеры новоговосьмиразрядного кода. Если на вход ЕО подано напряжение низкого уровня, тоданные из D — триггеров регистра пройдут на выходы Q0…Q7. Регистр КР1533ИР23принимает и отображает информацию синхронно с положительным перепадом тактовогоимпульса, подаваемого на вход С. Графическое изображение МС 1533ИР23представлено на Рис.6.
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7 RG
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
C
OE
МСКР580ГФ24 — генератор тактовых импульсов фаз, предназначен для синхронизацииработы МП. Генератор тактовых сигналов состоит из генератора опорной частоты,счетчика — делителя на 9, формирователя фаз логических схем. Для стабилизациитактовых сигналов опорной частоты ко входам XTALL1 и XTALL2 генератораподключают резонатор, частота которого должна быть в 9 — раз больше частотывыходных сигналов. При частоте резонатора более 10000 КГц необходимопоследовательно в цепи резонатора включить конденсатор емкостью 3 — 10 пФ.
Вход TANKпредназначен для подключения колебательного контура, работающего на высшихгармониках резонатора, для стабилизации тактовых сигналов опорной частоты. Нотак как мы его не используем, мы его подключаем на землю. Вход SYN нам также ненужен.
ВходRDYIN — вход готовности внешнего устройства к обмену. На него подаётсяпотенциал высокого уровня.
Исходя изтого, что входная тактовая частота делится на 9, а частота синхронизации схемыравна 2МГц, частота кварцевого резонатора равна 18МГц.
Графическоеизображение МС КР580ГФ24 представлено на Рис.6.
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
XTAL1
XTAL2
ROYIN
SYN
TANK GN C
Рис.6
В составустройства отображения информации на ряду с узлами приема, хранения и обработкисигналов входит индикатор, который, собственно, и обеспечивает связь человека систочником информации.
Всеиндикаторы можно объединить на две большие группы:
активные- в которых электрическая энергия преобразуется в световую, и пассивные — модулирующие внешний световой поток под действием внешнего электрического поляили тока. В активных индикаторах для преобразования электрической энергии всветовую используются следующие физические эффекты: свечение накаленных тел ввакууме, низковольтная катодолюминесценция, излучение тлеющего газовогоразряда, инжекционная электролюминесценция. В пассивных индикаторахнепосредственно под воздействием электрического информационного сигналаизменяются их оптические показатели. Это позволяет модулировать свет, прошедшийили отраженный от индикатора, внося в него пространственно — распределенную посечению светового потока информацию.
Индикаторыможно классифицировать по принципу формирования изображения назнакомоделирующие и знакосинтезирующие.
Знакомоделирующийиндикатор — цифровой газоразрядный индикатор, изображение в котором повторяетформу десяти катодов (цифр от 0 до 9). Любое другое изображение на нем получитьневозможно.
Взнакосинтезирующих индикаторах изображение получается с помощью мозаикинезависимо управляемых элементов отображения, каждый из которых являетсяпреобразователем сигнал — свет. Среди них различают сегментные индикаторы,элементы отображения которых являются сегментами и сгруппированы в одно илинесколько знакомест, и матричные индикаторы — элементы отображения которыхобразуют матрицу.
Дляотображения значения измеряемого давления будем использовать полупроводниковыйсегментный индикатор АЛС321А.
Параметрыиндикатора АЛС321А:
Цветсвечения — желто — зеленый.
Силасвета мкм при токе мА — 0,12 (20).
Прямоенапряжение, В (при токе, мА) — 3,6 (20).
Прямойток мА (импульсный мА) — 25.
Высотазнака мм — 7,5.
ИнтерфейсМК КР1816ВЕ51 с МК КР580ВВ79 с программной точки зрения реализуется в виде двухпортов ВВ. По одному из них контроллеры обмениваются данными, а по другому вВВ79 записывается команда, а считывается слово состояния. В адресномпространстве ВЕ51 для адресации порта обмена данными используем адрес 8000h.Для адресации порта команды / слова состояния используем адрес 4000h.
Так жеоба аналоговых канала ввода информации представляют собой порты и обращение кним производится по адресам 1000h и 2000h. Адреса портов выбраны исходя изсостояния старших четырёх разрядов шины адреса. Развязка выходов шины данныхАЦП с шиной данных микросистемы производится с помощью буферных регистров. Также эти регистры используются для временного хранения данных с АЦП. Когда МКнеобходимо прочитать данные одного из каналов, он формирует цикл чтения XSEG посоответствующему адресу, что приводит к понижению уровня на входе регистра OE.После этого открываться выходной буфер регистра и данные выставляются на шинуданных микросистемы.
Светодиодныеиндикаторы АЛС321 обеспечивают нормальные светотехнические характеристики припрямом токе 20мА. Ток логического нуля одного выхода МС КР580ВА87 составляет3мА. Для обеспечения нормального свечения индикатора необходимо использованиетоковых усилителей на транзисторах VT1 — VT4.
Заключение
В данномкурсовом проекте был разработан прибор для измерения дозы радиоактивного фонана базе микропроцессора МК1816ВЕ51.
Приборможет осуществлять операции измерения радиации и поглощенной дозы. Значениявыводится на семи сегментный полупроводниковый индикатор, который обладаеточень хорошей яркостью свечения. Прибор обладает удобным интерфейсом, чтопозволяет пользователю прочитав инструкцию по эксплуатации легко научиться егоприменять.
Приборыданного типа найдут широкое применение в медицине. На современном этапепроисходит их постоянное усовершенствование, и внедрения.