一種基于CPLD的壓電生物傳感器檢測電路的設計

作為系統(tǒng)內(nèi)核的CPLD,采用VerilogHDL硬件設計語言、MAX+plusII10.1編譯系統(tǒng)編寫基于Altera公司CPLD(MAX7128)器件的內(nèi)核程序,設計實現(xiàn)了秒時鐘定時、10MHz頻率測量、RS-232通信時序發(fā)生器、RS-232協(xié)議數(shù)據(jù)通信、頻率數(shù)據(jù)判斷簡單分析以及數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示控制等綜合功能,其原理如圖2所示.

圖2 CPLD內(nèi)核原理圖

3 系統(tǒng)仿真及實測結果

　　系統(tǒng)仿真結果:為了便于觀察,將秒時鐘計數(shù)判斷設置為66C0,得到內(nèi)核模塊的仿真圖,如圖3所示.仿真圖給出了頻率采集細節(jié),數(shù)碼管顯示控制以及串行通信控制.

圖3 CPLD內(nèi)核仿真圖

　　仿真結果吻合了設計思路,把內(nèi)核程序下載到CPLD(MAX7128)器件中,實際測試過程中,數(shù)碼管可以正確顯示當前傳感器的響應信號,使用自己開發(fā)的采集程序通過計算機串行通信采集數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)曲線如圖4所示.所采集的數(shù)據(jù)與仿真情況一致,更進一步驗證了設計思路的成功.

圖4 采集程序實測頻率數(shù)據(jù)曲線

4 結語

　　壓電生物傳感器檢測電路可擴展為單通道微型壓電生物分析儀器,它可以基于核酸雜交的特異性,在醫(yī)學臨床研究領域用于疾病診斷或者基于抗原/抗體之間的特異性結合反應,用于生物樣品分析。該儀器靈敏度高,特異性強,若采用CPLD升級為大容量FPGA后,可以方便升級為多通道生物分析系統(tǒng),應用于生物分析檢測各個領域.