采用QCM傳感器的生物芯片檢測電路的原理設計
always @(posedge CLKX or negedge CNT_CLR)
begin
if (!CNT_CLR) //當CNT_CLR為低電平到來時,OUT=0;計數器清零
OUT=0;
else if (CNT_EN)
begin
OUT=OUT+1; //當CLKX的上升沿到來時,計數器加1
end end
always @(posedge LOAD) //當鎖存信號LOAD的上升沿到來時,執行以下語句
begin
FRE=OUT; //將OUT賦值給FRE
end
endmodule
上面給出了可編程邏輯器件EPM7128的計數模塊的程序關鍵代碼。CLK_1hz表示門控信號,CLKX表示被測脈沖,RST為系統復位信號,FRE為鎖存后的脈沖頻率數據,INT為給單片機的中斷信號,這幾個信號是計數模塊中的輸入、輸出信號。在計數模塊中還有幾個內部定義的信號,CNT_EN為計數允許信號,CNT_CLR為計數清零信號,LOAD表示鎖存信號,OUT表示鎖存前的脈沖頻率信號。門控信號為10Hz,每兩個時鐘周期進行一次頻率測量,即在每兩個時鐘周期CLK_1hz內,先到來半個時鐘周期的CNT_CLR,用于清零;隨后,CNT_EN在一個時鐘周期CLK_1hz內有效,進行計數;最后,在后到來的半個時鐘周期內,當LOAD的上升沿到來時,鎖存計數結果。
4、51單片機AT89S52的程序
51單片機先初始化定時器、串口及中斷設置等,給EPM7128發出復位信號,然后進入大循環程序,等待外中斷。當EPM7128計時時間到,給AT89S52的外中斷0發出中斷信號,AT89S52的程序跳到外中斷中,進行數據處理,分別給出選擇信號SEL0~SEL2的組合,分時接收EPM7128的數據信號,再通過串口發給上位機。由于所測頻率不會超過10MHz,因此只讀取24位數據即可。圖5是外中斷0中斷程序流程圖。
圖5 外中斷0中斷程序流程圖
實驗結果
先往流池內加100微升血漿(溫浴180S),旋轉螺桿到刻度17.0,然后再通過側面小孔注射進TT凝血酶溶液然后抽出注射器。圖6所示是直徑6mm血漿凝結實驗(血漿+TT凝血酶=100+100μl)。此圖是石英晶體采用AT切向,電極為銀膜,基頻I0MHZ,晶體直徑6mm(沒有使用差頻器),直接將10MHz石英晶體的頻率送到可編程邏輯器件計數的結果。
圖6 直徑6毫米血漿凝結實驗
QCM作為微質量傳感器具有結構簡單、成本低、振動Q值大、靈敏度高、測量精度可以達到納克量級的優點,被廣泛應用于化學、物理、生物、醫學和表面科學等領域中。壓電石英晶體傳感器用于凝血因子檢測具有使用方便、精度高和成本低等優點,有廣闊的臨床應用和推廣前景。
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