基于C8051F350的干式生化分析系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
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2．3 LED光源模塊
本干式生化分析系統(tǒng)能夠檢測(cè)多種生化指標(biāo)，而不同的生化指標(biāo)需要不同波長(zhǎng)的光進(jìn)行檢測(cè)，于是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了8波長(zhǎng)光路的選擇電路。可以通過(guò)單片機(jī)C8051F350的發(fā)出指令信號(hào)來(lái)選擇通所需波長(zhǎng)的LED光源。由于單片機(jī)的引腳為T(mén)TL電路，高電平為3．3 V左右，因此無(wú)法滿足CD4051的電平要求，因此設(shè)計(jì)了如圖4所示的管夠轉(zhuǎn)換電路，將高電平電壓由3．3 V轉(zhuǎn)換為12 V左右，達(dá)到控制CD4051選通作用。另外，在某些特定的時(shí)候，要求所有的光源都處于不發(fā)光狀態(tài)，因此單片機(jī)的P1．0口信號(hào)連至CD4051的使能端，以方便的控制CD4051的工作狀態(tài)，輸出低電平時(shí)，CD4051所有通道都將截止。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/172006.htm
2．4 信號(hào)測(cè)量與處理模塊
信號(hào)測(cè)量與處理電路包括信號(hào)采樣電路、前置放大電路、濾波電路以及后置放大電路等，如圖5所示。
圖6為信號(hào)測(cè)量與處理模塊的具體電路圖。光電二極管D1將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)過(guò)高精密運(yùn)算放大器U5組成放大電路的放大作用，流經(jīng)R13變?yōu)殡妷盒盘?hào)。在此之后是以運(yùn)算放大器U6A(即OPA2131)為核心的有源低通濾波電路，濾除信號(hào)內(nèi)混雜的高頻噪聲。濾除高頻噪聲的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器芯片UAF42組成的工頻信號(hào)陷波電路，濾除50 Hz的工頻干擾，隨后經(jīng)過(guò)U6B和U8(CD4051)組成的后置放大電路后送至單片機(jī)內(nèi)。
UAF42是一款德州儀器公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的通用濾波器芯片。該濾波器芯片具有設(shè)計(jì)方便、使用靈活的特點(diǎn)，通過(guò)改變UAF42的電路參數(shù)可以構(gòu)成各種滿足工程實(shí)際需要的濾波器。德州儀器還為這款濾波器芯片設(shè)計(jì)了電路輔助設(shè)計(jì)軟件，即Filter42．exe，可以直接在TI網(wǎng)站下載并使用。另外，各種指標(biāo)測(cè)量時(shí)，所用的LED光源不同，各種樣品對(duì)光的反射率也不同，因此信號(hào)的大小范圍也各有不同。于是，本系統(tǒng)的后置放大電路中設(shè)計(jì)了8個(gè)放大通道，以便為每個(gè)LED光源匹配合適的放大倍數(shù)。
2．5 RS232接口模塊
RS232接口電路：C8051的管腳為L(zhǎng)S-TTL電平，即邏輯1為高電平(>2．5 V)，邏輯0為低電平(0．25 V)。PC或ARM的串口上的電平形式為RS232電平，即邏輯1(MARK)為-3～-15 V，邏輯0(space)為3～15 V。二者進(jìn)行信息通訊的前提是電平類(lèi)型一致，于是選用MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)TTL至RS232的轉(zhuǎn)換。
3 結(jié)論
本文設(shè)計(jì)的干式生化分析硬件系統(tǒng)能夠?qū)ξ⑷醯墓庑盘?hào)進(jìn)行檢測(cè)與信號(hào)調(diào)理，同時(shí)具備自動(dòng)光源選擇、自動(dòng)條碼掃描、自動(dòng)溫度控制等技術(shù)，通過(guò)與ARM開(kāi)發(fā)板的連接，能夠完成對(duì)多種生化指標(biāo)的準(zhǔn)確檢測(cè)。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，除加樣以外其余工作均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，檢測(cè)速度快且能保證測(cè)量精度，大大提高了儀器的自動(dòng)化程度、快速性和可靠性。同時(shí)，使用方便快捷，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
評(píng)論