采用QCM傳感器的生物芯片檢測電路的原理設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)中ALTERA公司可編程邏輯器件EPM7128的內(nèi)核程序采用Verilog HDL硬件描述語言編寫，使用MAX+plusII10.1編譯系統(tǒng)或Quartus II 4.2編譯系統(tǒng)編譯，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了分頻、頻率計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)選擇等功能。51單片機(jī)AT89S52用C語言和匯編語言混合編程，使用Keil C51編譯系統(tǒng)編譯。

1、可編程邏輯器件EPM7128的頂層電路

頂層電路如圖4所示，由分頻模塊、計(jì)數(shù)模塊、數(shù)據(jù)選擇模塊組成，分頻模塊和計(jì)數(shù)模塊采用Verilog HDL硬件描述語言編寫，數(shù)據(jù)選擇模塊用圖形輸入方式。12M的振蕩信號(hào)送到EPM7128的CLK端，經(jīng)過分頻模塊后變成10Hz的頻率信號(hào)給計(jì)數(shù)模塊提供基準(zhǔn)時(shí)基。AT89S52給EPM7128的RST端提供復(fù)位RST信號(hào)，使EPM7128復(fù)位，開始記錄差頻器送到EPM7128的CLKX1端的頻率信號(hào)。記時(shí)時(shí)間到，EPM7128的輸出端INT發(fā)出中斷信號(hào)，通知單片機(jī)接收數(shù)據(jù)。由于計(jì)數(shù)模塊的計(jì)時(shí)器是32位的，因此通過3個(gè)8位的二選一數(shù)據(jù)選擇器，在單片機(jī)給出的SEL0~SEL2片選信號(hào)控制下，分時(shí)選擇從EPM7128的輸出端OUTPUT7~OUTPUT0輸出的8位數(shù)據(jù)信號(hào)到AT89S52的P0數(shù)據(jù)口。

圖4 可編程邏輯器件EPM7128的頂層電路

2、可編程邏輯器件EPM7128的分頻模塊

分頻模塊的目的是將可編程邏輯器件EPM7128的83腳輸入的12M頻率信號(hào)，分頻成10Hz頻率信號(hào)給計(jì)數(shù)模塊做基準(zhǔn)時(shí)鐘，即計(jì)時(shí)時(shí)間是100ms。

3、可編程邏輯器件EPM7128的計(jì)數(shù)模塊　由分頻模塊分頻后的10Hz信號(hào)送到計(jì)數(shù)模塊，它通過門控電路，加到可以控制開、閉時(shí)間的閘門上。被測脈沖加到計(jì)數(shù)模塊中閘門的輸入端，開始測頻時(shí)，先將計(jì)數(shù)器置0，待門控信號(hào)到來后，打開閘門，允許被測脈沖通過，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到門控信號(hào)結(jié)束，閘門關(guān)閉，停止計(jì)數(shù)。因此，當(dāng)門控信號(hào)的周期為1s時(shí)，在閘門開通時(shí)間1s通過閘門的被測脈沖個(gè)數(shù)即為該被測信號(hào)的頻率，為了使上位機(jī)獲得更多的數(shù)據(jù)和精度，使門控信號(hào)的周期為0.1s。

以下是可編程邏輯器件EPM7128的計(jì)數(shù)模塊的程序部分代碼：

always @ (posedge CLK_1hz or negedge RST)

begin

if (!RST)

begin

CNT_EN=0;

LOAD=1;

end

else

begin

CNT_EN=~CNT_EN;

LOAD=~CNT_EN;

end

end

assign CNT_CLR=~(~CLK_1hzLOAD);

ssign INT=LOAD; //使用LOAD的上升沿使單片機(jī)中斷。