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(lái)時(shí)，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(lái)時(shí)，計數器加1

end　end

always @(posedge LOAD) //當鎖存信號LOAD的上升沿到來(lái)時(shí)，執行以下語(yǔ)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(guān)鍵代碼。CLK_1hz表示門(mén)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(gè)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(gè)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(mén)控信號為10Hz，每?jì)蓚€(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行一次頻率測量，即在每?jì)蓚€(gè)時(shí)鐘周期CLK_1hz內，先到來(lái)半個(gè)時(shí)鐘周期的CNT_CLR，用于清零；隨后，CNT_EN在一個(gè)時(shí)鐘周期CLK_1hz內有效，進(jìn)行計數；最后，在后到來(lái)的半個(gè)時(shí)鐘周期內，當LOAD的上升沿到來(lái)時(shí)，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(shí)器、串口及中斷設置等，給EPM7128發(fā)出復位信號，然后進(jìn)入大循環(huán)程序，等待外中斷。當EPM7128計時(shí)時(shí)間到，給AT89S52的外中斷0發(fā)出中斷信號，AT89S52的程序跳到外中斷中，進(jìn)行數據處理，分別給出選擇信號SEL0~SEL2的組合，分時(shí)接收EPM7128的數據信號，再通過(guò)串口發(fā)給上位機。由于所測頻率不會(huì )超過(guò)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(shí)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(guò)側面小孔注射進(jìn)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(shí)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(méi)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(shí)驗
QCM作為微質(zhì)量傳感器具有結構簡(jiǎn)單、成本低、振動(dòng)Q值大、靈敏度高、測量精度可以達到納克量級的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于化學(xué)、物理、生物、醫學(xué)和表面科學(xué)等領(lǐng)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(yōu)點(diǎn)，有廣闊的臨床應用和推廣前景。