【大賽作品】國(guó)產(chǎn)MCU強(qiáng)作—簡(jiǎn)易核輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，延長(zhǎng)壽命就靠它！

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。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。

基于Colibri_GD32F207+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，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。

方案結(jié)構(gòu)框圖

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?？梢钥闯?，當(dāng)前輻射量為0.12uSv/h，為安全值。

設(shè)計(jì)應(yīng)用描述

1. 首先，初識(shí)這塊開(kāi)發(fā)板得從點(diǎn)亮LED燈開(kāi)始，程序編寫不算難，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，此參賽項(xiàng)目需要將當(dāng)前核輻射量顯示出來(lái)，所以需要LCD屏幕。然而同樣GD32F207芯片是帶有LCD 的接口的，但是小紅板沒(méi)有將這部分的IO全部引出來(lái)，所以購(gòu)買一個(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)而在本設(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射線及100～1800脫變數(shù)/分厘米2的軟β射線的輻射量。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。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. 安利一個(gè)小工具keilkill，因?yàn)樵诰幾g產(chǎn)生hex文件的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多雜亂的小文件（如左圖），非常占用空間，故直接雙擊此keilkill，將hex文件之外的雜亂文件一并刪除（刪除后的效果如右圖）?？梢钥吹矫黠@清理出了很多空間。我在進(jìn)行競(jìng)賽項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中就在用此款小工具，效果非常好。
7. 總結(jié)一下，在對(duì)競(jìng)賽項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)本款小紅板的背面標(biāo)有引腳定義的字樣順序有誤，應(yīng)該是外側(cè)引腳對(duì)應(yīng)外部文字說(shuō)明，內(nèi)部引腳對(duì)應(yīng)內(nèi)部文字說(shuō)明，從大賽官方下載得到的引腳說(shuō)明的相應(yīng)圖解也有同樣的問(wèn)題。并且發(fā)現(xiàn)GDLINK_SWD與MCU_SWD的背面引腳注釋印倒了，應(yīng)該做一次映射。還有就是小紅板上并沒(méi)有將所有引腳引出來(lái)，從而很多功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)競(jìng)賽計(jì)劃項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，我意識(shí)到這款MCU功能十分強(qiáng)大，為充分展現(xiàn)其全部功能，我建議GD32再出開(kāi)發(fā)板時(shí)將所有引腳引出并合理布局，將boot0和boot1引出來(lái)，所有引腳加上正確的文字注釋。再加上豐富的外設(shè)模塊，如以太網(wǎng)，LCD，GSM，藍(lán)牙，NRF24L01等等，同時(shí)豐富相應(yīng)的庫(kù)函數(shù)并推出操作寄存器的相應(yīng)代碼。必能做到非常有效的推廣，廣大開(kāi)發(fā)者也會(huì)十分喜歡的。

演示視頻：

附件中包含一下資料

1. ?項(xiàng)目方案的整個(gè)代碼工程，使用MDK5編譯環(huán)境
2. 蓋革計(jì)數(shù)器的硬件原理圖和PCB 圖紙
3. 前邊安利的小工具keilkill
4. 此競(jìng)賽項(xiàng)目的詳細(xì)BOM物料表
5. 利用蓋革計(jì)數(shù)器測(cè)量核輻射的原理等參考文獻(xiàn)