基于单片机的有害射线监测器毕业论文设计.doc
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毕业设计（论文）
有害射线监测器设计
学院（系）电气工程学院
年级专业电气工程及其自动化
学生姓名
指导教师
答辩日期
III
摘要
摘要
环境放射性监测是环保工作中的一项重要任务，尤其在当今世界，原子能工业迅速发展，放射性物质在医学、国防、航天、科研、民用等领域的应用不断扩大，有可能使环境中的放射性水平超过规定标准，构成放射性污染，危害人体和生物，为此，有必要对环境中的放射性物质进行经常性的检测。
放射性检测仪器种类很多，它的基本原理基于射线与物质间相互作用所产生的各种效应。
目前最常用的检测器有三类，即电离型检测器、闪烁检测器和半导体检测器。
本文设计了一种基于MSP430单片机实现的有害射线监测器。
本仪器具有数据采集、实时显示、阈值设定、通讯、越限报警等主要功能。
在系统的硬件设计中，对主要硬件MSP430F4250单片机及其外围电路进行了详细的论述。
系统的软件设计包括数据采集、数码显示、键盘、参数设定、数据通讯等程序，运用IAR公司为MSP430系列单片机开发的C430集成开发环境和C语言调试器作为程序开发工具完成了软件的调试。
关键词环境监测；放射性监测；有害射线监测；单片机控制；MSP430
I
Abstract
Theenvironmentradiomonitorisanimportantmissionintheenvironmentalprotectionwork,particularlyinnowadaysworld,theatomicindustrydevelopsquickly,theradiomaterial’sapplicationinthemedicalscience,nationaldefense,aerospace,research,publicetc.Therealmhaveextendcontinuously,makeprobablytheradiolevelintheenvironmentexceedprovisionstandard,constituteradioactivecontamination,endangerthehumanbodyandlivingcreature.Therefor,theradiomaterialthathasanecessitytoenvironmentcarriesonaoftenexamination.
Therearealotofradioexaminationinstrumentcategory,itsbasicprincipleaccordingtooccurvariouseffectthatbetweentheradialandthematerialinteraction.Themostincommonusedetectorhasthreecurrently,thentheionizationdetector,theflickerdetectorandthesemi-conductordetector.
ThistextdesignakindofaccordingtoMSP430chipmicroprocessorcarryoutofharmfulradialmonitormachine.Thisinstrumenthasmainfunctionofdatacollection,realtimeshow,limenvalueenactment,communication,overlimittogiveanalarmetc.ThetextmakesdetailedrepresenttowardshardwarethatincludesMSP430F4250chipmicroprocessorandperipheralcircuit.systemic.Thesoftwaredesignofthesystemincludesprogramofdatacollection,thenumberdisplay,keyboard,theparameterenactment,thedatacommunicationetc,programdevelopmenttoolsarebothC430integrationbuiltenvironmentandCdebuggerthataredevelopedforMSP430serieschipmicroprocessorbyIARcompany.
KeywordsEnvironmentmonitor;Radioactivitymonitor;Harmfulradialmonitor;Chipmicroprocessorcontrol;MSP430
目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1课题背景 1
1.1.1环境监测的概念及其发展 1
1.1.2我国环境监测的现状 2
1.2环境放射性监测 4
1.2.1基础知识 4
1.2.2环境中放射性的来源和危害 4
1.2.3监测对象及方法 5
1.3本设计的任务、内容和要求 6
第2章放射性检测仪器原理 7
2.1放射性检测仪器基本原理 7
2.2电离型检测器 7
2.2.1电流电离室 8
2.2.2正比计数管 8
2.2.3盖革（GM）计数管 8
2.3闪烁检测器 9
2.4半导体检测器 10
2.5本章小结 10
第3章MSP430单片机原理 11
3.1概述 11
3.1.1单片机的概念及特点 11
3.1.2MSP430系列单片机 11
3.2MSP430单片机结构 13
3.2.1MSP430结构概述 13
3.2.2MSP430CPU结构和特点 14
3.2.3MSP430存储器结构和地址空间 14
3.3本章小结 16
第4章有害射线监测器的硬件设计 17
4.1硬件原理框图 17
4.2MSP430F4250简介 17
4.3I/O端口 20
4.3.1端口P1和P2 20
4.3.2端口P5和P6 22
4.4定时器 23
4.4.1看门狗定时器（WDT） 23
4.4.216位定时器A（Timer_A） 24
4.5液晶显示 27
4.5.1段式LCD的基本原理 27
4.5.2MSP430液晶驱动模块 27
4.6键盘功能 28
4.7串行通信 29
4.8本章小结 30
第5章有害射线监测器的软件设计 31
5.1MSP430C语言程序设计基础 31
5.2脉冲计数程序设计 32
5.3键盘程序设计 33
5.4通讯程序设计 34
5.5定时器程序设计 35
5.6本章小结 36
结论 37
参考文献 38
附录1 39
附录2 53
致谢 68
71
第1章绪论
第1章绪论
1.1课题背景
1.1.1环境监测的概念及其发展
一、环境监测的概念
环境监测是环境科学的一个重要分支，是环境科学的工具、手段。
“监测”从广义上讲，是为了追踪污染物种类、浓度的变化在一定时期内对污染进行重复测定；从狭义上讲，是为了判断是否达到标准或评价环境管理和控制环境系统的效果，对污染物进行定期测定。
所以，环境监测是间断或者连续地测定环境中污染物的种类、浓度、观察分析其变化和对环境影响的过程。
随着工农业的发展，环境污染问题不断出现，使环境监测内涵扩大了。
除现有污染物的监测外，还应有生物的、生态的监测，还应有其他的监测，所以，环境监测又可以表示为用科学的方法监测和测定代表环境质量及发展变化趋势的各种数据的全过程。
环境监测的全过程是发现问题，按标准制定监测方案，采集样品，处理样品，按标准分析方法进行分析测试，数据处理，按有关规定进行综合评价，提出环境保护意见等等[1]。
二、环境监测的发展
环境污染虽然自古就有，但环境科学作为一门学科是在二十世纪50年代才开始发展起来的，最初危害较大的环境污染事件主要是由于化学毒物所造成的，因此，对环境样品进行化学分析以确定其组成和含量的环境分析就产生了。
由于环境污染物通常处于痕量级（ppm、ppb）甚至更低，并且基体复杂，流动性变异性大，又涉及空间分布及变化，所以对分析的灵敏度、准确度、分辨率和分析速度等提出了很高要求。
因此，环境分析实际上是分析化学的发展。
这一阶段称之为污染监测阶段或被动监测阶段。
到了70年代，随着科学的发展，人们逐渐认识到影响环境质量的因素不仅是化学因素，还有物理因素，例如噪声、光、热、电磁辐射、放射性等。
所以用生物（动物、植物）的生态、群落、受害症状等的变化作为判断环境质量的标准更为确切可靠。
此外，某一化学毒物的含量仅是影响环境质量的因素之一，环境中各种污染物之间、污染物与其他物质、其他因素之间还存在着相加和拮抗作用。
所以环境分析只是环境监测的一部分。
环境监测的手段除了化学的、还有物理的、生物的等等。
同时，从点污染的监测发展到面污染及其区域性的监测，这一阶段称之为环境监测阶段，也称为主动监测或目的的监测阶段。
监测手段和监测范围的扩大，虽然能够说明区域性的环境质量，但由于受采样手段、采样频率、采样数量、分析速度、数据处理速度等限制，仍不能及时地监视环境质量变化，预测变化趋势，更不能根据监测结果发布采取应急措施的指令。
80年代初，发达国家相继建立了自动连续监测系统，并使用了遥感、遥测手段，监测仪器用电子计算机遥控，数据用有线或无线传输的方式送到监测中心控制室，经电子计算机处理，可自动打印成指定的表格，画成污染态势、浓度分布。
可以在极短时间内观察到空气、水体污染浓度变化、预测预报未来环境质量。
当污染程度接近或超过环境标准时，可发布指令、通告并采取保护措施。
这一阶段称为污染防治监测阶段或自动监测阶段。
目前，环境监测技术的发展主要集中在：
（1）以现场人工采样和实验室分析为主向多参数网络在线、多功能自动化监测方向发展；
（2）环境样品预处理技术由手工单样品处理向在线自动化和批量化处理方向发展；
（3）由较窄领域的局部监测、单纯的地面环境监测向全方位领域监测和与遥感环境监测相结合的方向发展；
（4）野外和现场环境监测仪器将向便携式、小型化方向发展；
（5）环境监测仪器向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展；
（6）环境监测方法的综合性、灵敏性和多功能性日益增强，方法检测限越来越低。
1.1.2我国环境监测的现状
我国从70年代开始逐步建立了中央、省、地市、县区的四级监测机构，制定了各种监测管理制度。
由环保部门和其他部门的有关单位开发研制了100多种环境标准物质为实验室质控提供了保证。
开展了优化布点，统一监测的方法，进行技术培训，实行分析人员上岗合格证制，创建和评选了国家和省级优质实验室，编辑出版了质量保证手册，从而保证了监测工作质量，达到监测数据的准确性、精密性、代表性、可比性、完整性的QA目标。
基本形成了从监测点位优化、样品的采集与输送，实验室分析到数据处理、报告的综合编写等全过程的监测质量保证体系。
我国制定并颁布实施了环境监测技术规范及有关的技术管理规定，使环境监测技术管理走上了规范化的轨道，全国监测系统可以开展水、气、渣
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