KJD-2000R測氡儀軟件設(shè)計說明及流程圖

PAGEPAGE2KJD-2000R測氡儀軟件設(shè)計說明及流程圖V3.0項目情況簡介KJD-2000R測氡儀軟件是四川新先達測控技術(shù)有限公司專門為測氡儀定制的配套嵌入式分析軟件。該軟件集氡能譜數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分析于一體，用戶可以完成氡能譜的原始數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)的高級處理、顯示以及建立數(shù)據(jù)分析模型并自動分析計算放射性核素氡含量。用戶可以自定義數(shù)據(jù)的保存與測量結(jié)果的打印輸出等功能。開發(fā)環(huán)境說明硬件環(huán)境：Windows平臺PC機軟件平臺：KeiluVisionKeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢；與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。軟件架構(gòu)KJD-2000R測氡儀軟件的軟件是以C8051F020嵌入式處理器為處理器硬件平臺，基于KeilC51編程實現(xiàn)的軟件，軟件主要功能包括：數(shù)據(jù)通訊模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)模型模塊，參數(shù)設(shè)置模塊，數(shù)據(jù)輸出模塊（顯示與打印）、數(shù)據(jù)存儲模塊以及數(shù)據(jù)分析模塊等。軟件架構(gòu)如圖1所示。圖1KJD-2000R測氡儀軟件架構(gòu)圖軟件功能實現(xiàn)KJD-2000R測氡儀軟件的功能主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出（顯示與打印）、模型建立、參數(shù)分析等功能模塊。數(shù)據(jù)采集模塊主要指串口通信軟件模塊的實現(xiàn)，串口通信模塊通信速率為19200bps,8位數(shù)據(jù)位，1位停止位,無校驗位；數(shù)據(jù)的處理模塊包括譜線數(shù)據(jù)的平滑處理、FFT數(shù)據(jù)濾波；數(shù)據(jù)輸出模塊主要實現(xiàn)了譜線數(shù)據(jù)的實時、縮放比例顯示，測量時間顯示，測量狀態(tài)顯示，測量參數(shù)與結(jié)果顯示以及控制打印機輸出功能等；數(shù)學(xué)模型建立主要實現(xiàn)通過標準樣品放射性核素氡分別建立空氣、土壤及水三種數(shù)學(xué)分析模型；參數(shù)設(shè)置模塊包括目標能量道的設(shè)置、測量時間長度、放射性刻度系數(shù)、能量刻度等參數(shù)設(shè)置；數(shù)據(jù)分析模塊主要通過已建立的數(shù)學(xué)分析模型分析出未知樣品中的放射性核素Ra的放射性劑量。5

安全保密為了提高軟件的可靠性與安全性，本軟件采用了雙線程技術(shù)，經(jīng)多年的測試發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信可靠，數(shù)據(jù)出錯率幾乎為0，軟件出錯率極低。6程序說明一級功能——測試控制、參數(shù)設(shè)置、計算結(jié)果、數(shù)據(jù)管理。二級功能——開始測量、設(shè)置能量道、保存譜數(shù)據(jù)及計算結(jié)果。主線程主要包括數(shù)據(jù)的處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)學(xué)模型建立以及結(jié)果顯示。次線程主要完成數(shù)據(jù)采集功能。KJD-2000R測氡儀軟件拓撲如圖所示：

圖2KJD-2000R測氡儀軟件拓撲圖6.1

數(shù)據(jù)處理說明

數(shù)據(jù)的處理模塊主要包括譜線數(shù)據(jù)的5點平滑濾波處理。

6.2

平滑處理：為了減少能譜測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計漲落影響，同時又要保留最重要的特征，可對數(shù)據(jù)采用光滑技術(shù)，以利于尋找譜峰或判別譜峰的準確位置，常用的平滑（光滑）算法為二次多項式五點平滑算法。計算公式如下所示：yi=(-3yi-2+12yi-1+17yi+12yi+1-3yi+2)/35一般進行一、二次平滑處理，便能收到良好效果。6.3

數(shù)據(jù)處理五點平滑方程yi=(-3yi-2+12yi-1+17yi+12yi+1-3yi+2)/35，實際是采集的放射性能譜數(shù)據(jù)滿足高斯分布的規(guī)律，該方程就是高斯方程通過左右兩邊共5點進行高斯擬合出該點的數(shù)據(jù)值，從而消除噪聲或其他不穩(wěn)定因素引起的漲落現(xiàn)象，提供數(shù)據(jù)分析的穩(wěn)定性。6.4數(shù)據(jù)輸出經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)會放在另一個緩存區(qū)域（雙緩沖技術(shù)），緩存區(qū)域大小為2048B。6.5數(shù)學(xué)模型的說明模型建立主要實現(xiàn)通過標準樣品放射性核素模型氡分別建立空氣、土壤以及水三種數(shù)學(xué)分析模型，并通過已建立的數(shù)學(xué)分析模型分析出未知樣品中的放射性核素的放射性濃度。6.6參數(shù)設(shè)置的說明參數(shù)設(shè)置主要完成目標能量道的設(shè)置、測量時間長度、放射性模型系數(shù)、能量刻度等參數(shù)設(shè)置等功能。6.7數(shù)據(jù)輸出的說明結(jié)果輸出模塊是完成對用戶數(shù)據(jù)、系統(tǒng)參數(shù)以及